百年歷史「公斤」單位重新定義!普朗克常數將取代鉑銥公斤原器

對科學家來說可以實現無懈可擊的精準測量,但對台灣半導體產業有著不小的衝擊!
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原先用來定義公斤的標準「鉑銥公斤原器」(IPK)是由 90% 的鉑(platinum)及 10% 銥(iridium)組成,有不易膨脹與氧化的特性。IPK 一直放在真空封存的三層玻璃罩內並存放在法國賽爾夫國際度量衡局(BIMP) ,世界各地以此作為合規複製品來定義「公斤」單位,在台灣所使用的公斤原器保存於新竹工研院的「國家度量衡標準實驗室」,國際度量衡局在明年將以新的「普朗克常數」作為「1 公斤」的定義。

129 年鉑銥公斤原器走入度量衡歷史

以鉑銥合金鑄造的 IPK 在 1889 年時算是高科技產品,不過目前七大公制單位,有六項是由自然常數定義,公斤是唯一仍使用人工實物 (material artifact) 進行定義的基本單位。其缺點在於它的定義須仰賴人工實物的穩定性,實際上國際公斤原器的質量隨著時間的推移會發生微小的變化。

隨著時間流逝,IPK 受到灰塵、濕氣影響在測量質量微小物質時會產生誤差,雖然這樣的誤差對我們來說微乎其微,對科學家來講已不夠精準,本週五將舉行第 26 屆國際度量衡大會(CGPM)將改成新的定義方式「普朗克常數」作為「1 公斤」的標準取代這項物理人工製品。

新的「公斤」如何定義

新的質量單位將以基於「普朗克常數」的瓦特天秤 (Kibble balance) 來測量,目前世界上僅有兩個實驗室設法打造出 Kibble 天枰,一個由加拿大國家研究委員會管理,另一個則由美國國家標準與技術研究營運。 Kibble 天枰的平衡非常精準,科學家就連在測量時密閉空間的局部重力場都得測量,同時必須保存在密封的真空中。

從此以後兩大基本度量質量和長度,將來自物理學的兩大基本理論:量子力學和狹義相對論。前者給了我們普朗克常數, 將在未來定義新的質量,而後者給了我們光速,已用來定義了長度。

除了質量單位「公斤」,包含溫度單位「克耳文」、電流單位「安培」與物質量單位「莫耳」,分別改由物理常數中的普朗克常數、波茲曼常數、基本電荷與亞佛加厥常數定義,並預計明年五月正式實施。

用常數取代物理製品對科學家來說能達到無懈可擊之度量精確度的氛圍,不過對各國來說可能將帶來不小衝擊,在台灣以奈米為製程基本單位的半導體產業首當其衝。先前經濟部國家度量衡標準實驗室傳出籌不到經費無法跟進,公斤量測校正標準將降為二級,半導體產業檢測上良率精確度將受到影響。未來能否爭取經費跟進國際度量衡,維持競爭力是台灣半導體將面臨的一大挑戰。

補充

不過,除了瓦特天平,另一測量法矽晶球法為工研院採取方式,今年十月份公布投入矽晶球質量新標準,此矽晶球為矽 28 純度超過 99.99%、直徑為 93.7mm 且真圓度為數十奈米的完美球體,藉由計數矽晶球內含有多少顆矽原子,再乘以單顆矽原子平均質量,來準確計算出矽晶球的質量,如此一來台灣也能跟進新質量定義!

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從這 3 個解決方案,突破傳統 VPN 功能上的局限性

遠距工作逐漸成為了常態,企業內部的雲端協作增多,加上用戶使用的終端設備也日漸多樣化,導致終端設備的風險不斷增加,同時企業對於遠程接入的安全需求也更為提升。
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遠距工作逐漸成為了常態,企業內部的雲端協作增多,加上用戶使用的終端設備也日漸多樣化,導致終端設備的風險不斷增加,同時企業對於遠程接入的安全需求也更為提升。雲端運算的廣泛使用,給傳統 VPN 技術實現遠程安全接入的方案,帶來了很大的挑戰。

挑戰來源於這裡

首先終端安全風險缺乏有效地管控,傳統的 VPN 只針對用戶做認證,缺乏對終端裝置認證及安全性評估。終端種類和來源的多樣性帶來的安全風險大大增加,存在終端被入侵並作為攻擊跳板的可能性。

傳統 VPN 難以適應雲環境和多雲數據中心應用場景出現,且通常採用加密隧道劃分安全可信區域,在雲環境下,尤其是存在多雲數據中心的情況,難以適應同意安全接入、統一建立安全邊界的需求。最後 VPN 介入後的橫向攻擊難以控制,用戶通過傳統 VPN 接入內網後,缺少更細粒度、動態的訪問和權限控制,導致關鍵應用可能存在被攻擊滲透的風險。

新的方案需要在這 3 個方面提升

除了對用戶身份認證以外,對用戶終端的安全性也需要進行持續地評估,以提升系統安全水平。適應雲端運算環節下統一接入、統一管理的要求,其中包括私有雲、公有雲和混和雲環境。對內部網路中的橫向攻擊進行有效地管理控制,對用戶可信度的訪問權限進行評估,不能只是透過物理位置和靜態狀態來做出判斷,需要基於用戶自身的角色和身份以及當前的安全狀態,來進行更細顆粒度的動態授權,進一步去提升系統安全訪問的標準。

VPN 會在用戶進行登錄訪問的期間實施檢測功能,當發現終端安全狀態不能滿足安全需求時,會限制終端對系統的訪問。VPN 可以通過 API 接口與態勢感知、下一代防火牆、終端檢測和響應等多種裝置進行安全連動,並保持安全效能持續地成長,更加準確識別出異常行為和未知的威脅。同時,透過與其他能力相互協作,滿足遠距辦公場景下的數據防泄密需求。

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