跨界也能發光發熱!電腦之父圖靈在生物學上的研究被利用在濾水器上

最近,來自浙江大學的張林教授團隊在《科學》雜誌上發表了一項最新研究成果。他們發現,通過運用「圖靈結構」來製造的一種納濾浄水膜,可以快速地將海水中的鹽分和水分離出來,速率是以往的數倍。這個「圖靈結構」,來源於圖靈在自己職業生涯後期對生物學和數學領域的研究成果。
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photo credit: The Pink Humanist
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原文刊登於合作媒體 愛范兒 ,INSIDE 授權轉載。

身為計算機專家,圖靈(Alan Turing)對密碼破譯和人工智慧領域的貢獻毋庸置疑。但誰也沒想到,他在職業生涯晚期對生物學方面的「跨界」研究,會對如今的淨水技術產生革命性的影響。

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最近,來自浙江大學的張林教授團隊在《科學》雜誌上發表了 一項最新研究成果 。他們發現,通過運用「圖靈結構」來製造的一種納濾浄水膜,可以快速地將海水中的鹽分和水分離出來,速率是以往的數倍。

這個「圖靈結構」,來源於圖靈在自己職業生涯後期對生物學和數學領域的研究成果。

那個時候,剛剛完成「圖靈測試」的他,開始對生物學領域產生巨大的興趣。他發現,自然界中存在的多種多樣的圖案及形態——動物的紋理、植物的形狀等等,都有其誕生和形成的奧秘,而這也許可以通過數學模型來進行「解密」。

著名的斐波那契數列(簡單來說,就是從 0 和 1 開始,之後的數都等於前兩者之和)就在生物學界有著廣泛的應用。植物的花瓣數、葉片枝幹的排列、昆蟲的繁殖規律等等,似乎都以某種黃金比例存在著,展現出規律的數學之美。

斐波那契數列的「黃金螺旋」,photo credit: Imgur
斐波那契數列的「黃金螺旋」,photo credit: Imgur

受到斐波那契數列的啟發,圖靈也開始通過建立數學模型來對生物的形態變化進行進一步的研究。

在他的理論框架中,引發形態變化的有兩種不同的反應物(細胞):其中一種被稱為「啟動因數」(Activator),它可以促進反應的發生;另一種被稱為「抑制因數」,跟字面意思一樣會對反應產生抑製作用。

當這兩種反應物相遇之後,會出現兩種現象:

  • 反應後均勻擴散,則整個系統平衡,不會產生圖案;
  • 反應後擴散不均衡,系統開始形成具有週期性特徵的複雜圖案。

這個理論被圖靈稱為「反應-擴散方程」,被記錄在他於 1952 年發表的名為 《形態發生的化學基礎》的論文 中。而這種在「反應-擴散」機制下形成的具有規律性的生物圖形,也被稱為「圖靈結構」。

photo credit: Science

乍一看,這個理論與海水淡化技術是沒有什麼直接關聯的,不過來自浙江大學的這個團隊在一次偶然中突發奇想,決定測試一下這種模型在製備淨水納濾膜時的應用效果。他們先試驗了呱嗪(Piperazine)和三甲醯氯(Trimesoyl)這兩種反應物,但兩者的反應擴散效果差異不大,無法形成「圖靈結構」。

後來,他們又在呱嗪中加入了聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol)。這一次,呱嗪的反應擴散速度放緩,與三甲醯氯拉開了差距,成功啟動「反應-擴散方程」,在基底上形成了一種具有三維「圖靈結構」的濾水膜。

photo credit: Science
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在這個濾水膜的表面,「圖靈結構」的圖案能隨著反應物的不同配比而產生變化;最關鍵的是,因為增加了更多可透水的圖形,這種帶有「圖靈結構」的濾水膜在濾水效率上面更高。實驗的結果顯示,一平方米的新濾水膜可以在一小時內處理 125 升以上的水,這意味著,它的效率要比傳統濾水膜快 3 倍。

這是自「圖靈結構」被發現後,第一次被應用於實際生活中。研究團隊還指出,如果可以得到有效利用,未來在海水淡化、工業用水回收等方面,都有可能出現很大的效率突破。

所以誰說「跨界」就一定是不務正業呢,要不是有了差點搶了生物學家飯碗的圖靈,科學家今天也不會這麼容易就突發靈感了。


Microsoft Teams 推出全新網路研討會功能,實現防疫期間線上活動需求

既然實體活動停辦,不妨趁此機會了解更多關於線上會議、活動的操作方法,避免線下群聚感染。Microsoft Teams 全新功能一條龍包辦虛擬活動策劃,不論是常態會議或大型活動都適用。
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Photo Credit:Microsoft
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5 月 19 日全台疫情警戒升至第三級,停止室內 5 人、室外 10 人的聚會,教育部也宣布各級學校學生全面停止到校上課,並採行遠距教學。沒想到此公告一出,隨即哀鴻遍野,許多師生與家長不擅長使用數位平台,有多場學術研討會與講座活動改採線上模式,畢業典禮也不得不停辦。企業單位更是備受衝擊,原本預定的記者會、法說會、行銷活動等都被迫停擺,主辦單位急於苦尋能容納數百人以上的平台工具,也為了註冊報名頁面製作、會後回饋資料收集等工作而焦頭爛額。

其實上述這些問題,舉辦線上會議行之有年的 Microsoft Teams,都有很好的解方。

全新網路研討會功能,Microsoft Teams 新增三大亮點功能

近期本土疫情加劇,台灣才要經歷其他國家去年就面臨過的考驗。無論是異地辦公、遠距教學、線上研討會等,這些疫情時代的新常態生活,在台灣以外的大多數國家,經過一年的練習後再也熟悉不過。面對各類型實體研討會、講座與活動大幅線上化的趨勢,Microsoft Teams 推出全新網路研討會功能,幫助企業與組織以更敏捷、彈性的方式,照常舉行活動,並持續開拓嶄新機會。新增三大亮點功能包括:

  • 專業虛擬活動

Microsoft Teams 幾乎可以滿足各種類型的活動虛擬化需求。使用者可以利用 Microsoft Teams 自訂註冊頁面導流活動報名,並同步行事曆發會議通知;另外,也能設定與會者權限,主辦人有「主控制項」以管理廣大觀眾,像是停用出席者音訊、視訊和聊天功能,亦可使用「大廳控制項」以管理存取權。活動結束後,不只可以從會議詳細資料下載活動的錄製內容,並上傳至 Microsoft Stream 或者 OneDrive for Business 保存,Microsoft Teams 也提供簡單的會後報告,供主辦人參考並優化下一次的虛擬活動。

Photo Credit:Microsoft/從註冊報名的功能開始,即可使用 Microsoft Teams 開辦虛擬活動
  • 容納萬人的大型聚會

線上會議平台並不稀奇,不過往往功能陽春、同時上線人數有限,通常以 100 人為上限。Microsoft Teams 則可支援 1,000 人上線互動,且在僅供檢視(view-only)模式下,能容納最多 10,000 名與會者,非常適合線上大型聚會活動。

Photo Credit:Microsoft/Microsoft Teams 可支援多人大型聚會,在僅供檢視模式下可萬人與會
  • PowerPoint Live 簡報演示

Microsoft Teams 還有強大的簡報功能「PowerPoint Live」,可幫助簡報者在同一個會議視窗中,直接看到備忘錄、筆記註解、下一頁簡報、出席者影像、以及會議聊天室內容,在使用者展演簡報的同時,也完美場控。

Photo Credit:Microsoft/簡報者可以在一個頁面檢視簡報、下頁簡報、備忘筆記,以及與會者影像

註冊報名、開會平台都包辦!Microsoft Teams 的一站式解決方案

這裡細談一下 Microsoft Teams 作為一站式生產力溝通平台的特色。通常活動要臨時改為線上舉行時,許多人可能會利用線上表單或是網路售票平台,提供與會者註冊報名,然後另外再導流到其他 Webinar 平台,使得報名與活動頁本身可能不一致,主辦單位還要奔波於各種平台處理、統整報名人數等。

而 Microsoft Teams 的網路研討會功能的強大之處,就在於從註冊報名的頁面開始,就已經整合進虛擬活動的舉辦流程中,主辦者可以輕鬆設定註冊頁面、整合報名資訊,後續的網路研討會、會後追蹤等,都可以在熟悉的 Micorsoft Teams 介面完成。

用 Microsoft Teams 辦線上活動的三大適用場景

使用 Microsoft Teams,讓舉辦線上虛擬活動變簡單了。無論是對外的大型研討會,或是企業內部的小組會議,都可以藉由一站式平台控管參與人數、舉行活動、留存活動紀錄。且無論是 IT 技術、人資、行銷活動單位,都可以在 Microsoft Teams 同站搞定線上活動需求。Microsoft Teams 三種主要會議功能適用情境為:

  • 一般會議、遠距教學

常態的企業例行會議,像是教育訓練、董事會、小組會議等,都可以利用 Microsoft Teams 舉行,若會議中需要分組討論時,也提供虛擬分組討論室的功能。遠距教學也適用,教師可以利用簡報或是白板功能進行手寫的教學,也可以看到上課學生的即時影像,並點名學生回答問題並透過虛擬白板即時互動。

  • 網路研討會

企業法人說明會、媒體記者會、行銷活動等需要舉辦對外的活動,也可以利用 Microsoft Teams 作為一站式活動平台,完成報名註冊、管控參與人員、線上即時互動、會後追蹤等工作。

  • 大型線上活動

員工大會、尾牙、緊急公告,或學校畢業典禮等這類單向傳訊活動,也適用 Microsoft Teams。可容納 1,000 人線上即時互動、最多 10,000 人觀看會議的超寬限制,大型群聚無感染風險,方便又安全。

Photo Credit:Microsoft/教育工作者也可以善用 Microsoft Teams 進行遠距教學

既然實體活動停辦,不妨趁此機會了解更多關於線上會議、活動的操作方法,並避免線下群聚感染。利用 Microsoft Teams 創造凝聚的力量,透過科技讓生產力得以持續和延伸,讓人們的創意與智慧得以匯聚融合,相信我們很快就能度過疫情難關,並善用科技創造更多美好的事物。

網路研討會快速上手,立即下載 Microsoft Teams 使用手冊