Posted By Mr. Thursday 電腦有電腦病毒，在生物體也有病毒。病毒和寄生蟲有類似的地方，就是他們都無法自行完成繁殖後代的過程，必須要找到宿主，才能產生下一代。病毒簡單地說，就是由 DNA 或 RNA組成一個病毒的中心，外面在包上幾層醣蛋白 (glycoprotein) ，就是一個病毒了，因為只有 DNA 或 RNA ，所以病毒容易突變，所以感冒疫苗比較少見，因為突變速度太快了。然而也因為病毒只有 DNA 或 RNA，因此他沒有一般生物體細胞裡面維持生命所需的胞器，像是之前介紹過的粒線體來提供能量，以及各式各樣的酵素來維持各種循環，以及最重要的，複製自己產生下一代。 因此，病毒組成非常簡單，就是DNA、RNA，外面包一層蛋白質就是了。 圖1 SARS病毒 現在剩下的問題，大概就是：DNA、RNA是什麼東西呢？之前DNA到蛋白質的過程這篇文章裡面，有簡單地介紹一下DNA、RNA、以及蛋白質之間的關係。在這邊我也簡短地複習一下，讓各位可以知道DNA，進一步知道病毒是什麼東西了！ 當我們要學習一件新東西的時候，有個方法是讓新東西和過去學過的東西產生連結，譬如說視覺上，可以把以前學過可以辨識的特徵拿出來，變成現在新東西的面貌。譬如說我們可以把新東西切割，分析是由哪些我們已經知道的東西組成的。假如今天您從來沒聽過DNA、RNA，字面上我說DNA是deoxynucleic acid的縮寫，中文稱為去氧核糖核酸，可能你還是不知道這些字的意義。因此，先讓各位視覺上有個印象，分別看一下DNA和RNA的圖片：
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蛇形海浪發電機
Posted in Mr. Thursday, Research, 網路新聞 on Aug 7th, 2008
Posted by Mr. Thursday 石油有用盡的一天，核能發電會有輻射性的副產品，太陽能只有白天可以作用。替代能源，像是生質柴油 (diesel fuel) 等等，慢慢地研究當中。最近一位物理學家 Francis Farley 發明了一個使用海浪來發電的裝置，名字稱為 Anaconda (蟒蛇;巨蟒;森蚺)。這個裝置會安裝在海床上面，其中一端等待海浪拍打，因為裝置本身是一條長長的橡膠管，具有一定程度的彈性，因此海浪拍打的時候，會在橡膠管理面產生一個激突波 (bulge wave)。 這個壓力波在橡膠管的另外一邊，由一個鴨嘴閥 (duck-bill valve) 接收，轉換成一個矯正流 (rectified flow) ，製造出渦輪機上面的壓力差，進而產生電力。 即使目前這個裝置的發電成本約為傳統火力發電成本的兩倍，然而未來仍舊是一種替代能源的方式，有發展空間。此外他們也要繼續用數學模型，來模擬各種海浪拍打的情況，作出更好的裝置。 之前有介紹過生物上面產生能量的方式，包括粒線體轉換食物的能量，葉綠體的光合作用，以及體溫發電機藉由改進機械運轉效率，變成可以由體溫溫度差的微弱電流來驅動。此外，MIT還有發明使用體重壓力來發電的椅子，或是在大眾運輸車站的地板上面收集大眾運動產生的壓力差能源，只要我們的頭腦運轉一天，相信即使石油有一天真的使用完畢，我們也已經準備好了多種方案來產生能源了。無論是從萬物之母的太陽光來源，或是海浪這種之前尚未蒐集的自然能源，或是運作效率高以便微型電力可以驅動的機器發明，或是尚未蒐集的眾人 Web2.0 式的能量來源，只要能夠開出新的能量源、又能減少不好的副產品、或是延續舊有系統一舉兩得的發電方式，都是我們可以繼續努力的目標！ 延伸閱讀 (MMDays) 體溫發電機 (MMDays) 葉綠體: 細胞的太陽能發電廠 (MMDays) 粒線體: 細胞的發電機 (Medgadget) Body Heat as Power Source (MIT SA+P) The Crowd Farm (The Green Optimistic) Anaconda Bulge Wave Power: Incredible […]
葉綠體: 細胞的太陽能發電廠
Posted in Mr. Thursday, 專欄, 影片, 神經生物 on Jul 29th, 2008
Posted By Mr. Thursday 石油價格和食品價格不斷上升，能源危機，無論是機器要用的石油、還是生物要用的食物，都慢慢顯現出來，除此之外，二氧化碳產生的溫室效應，也開始在氣候上面表現出來。面對這些危機，我們人類也開始有相對應的措施。太陽能發電，就是一種替代能源的方式，然而在研究太陽能發電之前，我們不妨也來看看，現在已經存在的太陽能發電，在生物上的模型，也就是植物的「葉綠體」了！葉綠體 (chloroplast) 是植物裡面負責將陽光，轉換成食物的地方。您看！自然界多麼巧妙！二氧化碳太多嗎？植物光合作用正需要它！能源危機嗎？植物的光合作用正是要產生糖類，之後無論是要當成食物、還是生質柴油 (diesel fuel)，都可以！唯一需要的，就是陽光、二氧化碳、和水，產出除了食物、水、還有呼吸需要的氧氣呢！這實在是太美好啦！就讓我們先來看看，葉綠體裡面是什麼樣子的作用，可以成為這麼好的太陽能發電廠呢？ 圖1 光合作用流程圖 上面這張圖可以看到，光合作用需要二氧化碳 (CO2) 和 水(H2O)，下面則是有氧氣 (O2) 和 蔗糖 (sucrose) 。當然啦，還有最重要的太陽光在左上角。光合作用整個分成兩大部分，左手邊負責把太陽光的能量，轉換成電子的動能，用來產生細胞的能量貨幣 ATP ，右手邊則是把產生出來的 ATP 用來驅動右手邊的加爾文循環 (Calvin Cycle) ，產生蔗糖。如果讀者不大了解 ATP 是什麼，可以把ATP想像成細胞裡面傳遞能量的一種物質，就好像我們平常買賣會用錢幣或紙鈔一樣，ATP 就是一種細胞交易能量的貨幣。 圖2 葉綠體 接著，讓我們看看葉綠體的結構，葉綠體如上圖所示，裡面有許多綠色圓柱，是由一片一片類囊體 (thylakoid) 疊起來的。類囊體 (thylakoid) 和粒線體一樣，有內外兩層細胞膜。在粒線體: 細胞的發電機裡面我們曾經介紹動物把吃進去的食物，怎樣子透過粒線體，轉換成細胞交換能量的貨幣單位ATP，其中粒線體也是一個具有內外兩層細胞膜的胞器。 下面這張圖則是顯示葉綠體，在葉子裡面的哪個地方。左上角是葉子，右下角就是葉綠體。
猴子使用意念移動機械手臂
Posted in Mr. Thursday, Research, 大腦, 專欄, 影片, 神經生物, 網路新聞, 電腦科學 on Jul 23rd, 2008
Posted By Mr. Thursday 由匹茲堡大學 (University of Pittsburgh) 和卡內基美隆大學 (Carnegie Mellon University) 的研究團隊所做的研究，把電極插到猴子的頭腦裡面，接著用電腦分析讀取電極傳出來的大腦訊號，轉換成機械手臂移動的指令，猴子便能夠用「想」的，移動機械手臂來自行拿取食物來吃。讓我們先看一下 DEMO 的影片。 這個研究如果將來技術成熟之後，可以應用在一些癱瘓病人身上。他們大腦裡面負責運動的區域可能還是好的，但是運動的肢體像是手臂等等，可能已經無法使用，這個時候就可以用機械手臂來取代，並且透過電及和電腦分析，讓使用者可以用意念，來指揮機械手臂。 目前比較困難的是，研究人員發現插進大腦的電極 (electrode) 在幾個月之後就會無法使用，因此這部分還有待突破。然而大腦運動區域訊號的分析，則是已經有顯著進展，只要先有一小段訓練時間，電腦就可以慢慢了解猴子移動手臂往上、往下、往前、往後、往左、往右、開始、停等訊號。 此外，我個人的觀察是，首先，因為運動神經在腦幹 (brain stem) 的區域會左右交換，因此影片中猴子右手一邊在動，但是我猜他們放置電極的地方可能是左腦的運動區。其次，運動訊號主要就是從大腦的主要運動皮質 (primary motor cortex) 區域裡面，負責手臂運動的地方的訊號來分析。不過不知道如果加上小腦 (cerebellum) 的訊號，會不會讓效果更好？因為小腦主要就是對運動進行微調，負責無意識的運動調節學習 (adapt)。 大腦的運動區域對身體的分佈，可以參考大腦一日遊裡面的這一張圖的說明： 左邊是主要感覺區的分佈，右邊是主要運動區 (primary motor cortex) 的分佈，臉部無論是感覺或是運動，都佔了很大的比例，代表對臉部的感覺和運動很細膩，需要比較大的區域來處理或產生訊號。另外，皮質區 (cortex) 是有意識的資訊的處理，訊號離開大腦後，會延著腦幹，往脊隨 (spinal cord) 的方向傳遞，中間會經過小腦，也會隨著訊息的目的地在不同的地方左右互換，這部分滿複雜，可能要重新複習一下課本才會記得，有興趣的讀者在繼續深究這一部分吧！
Google Earth觀賞迪士尼樂園3D影像
Posted in Google, Mr. Thursday, 影片, 網路新聞, 資訊視覺化 on Jul 13th, 2008
Posted By Mr. Thursday Google Earth現在可以觀賞迪士尼樂園 (Disney World) 的3D影像了。上面就是一部 DEMO 的影片。石油價格越來越高，機票越來越貴，沒辦法實體到迪士尼樂園玩，也可以先在 3D 虛擬世界裡面身歷其境一番，也是不錯的經驗！
投影片常見錯誤的教學影片
Posted in Mr. Thursday, 影片 on Jul 8th, 2008
Posted by Mr. Thursday 在網路上看到一段教學影片，探討了一些投影片常見的錯誤，和大家分享，是一部5分鐘的短片，演講者也滿有趣的，影片有中文字幕。
奈米醫學動畫
Posted in Mr. Thursday, 影片, 美學, 電腦科學 on Jul 3rd, 2008
Posted By Mr. Thursday 有一家專門製作生醫動畫的公司 Hybrid Medical Animation 在2007年的時候贏得了 Aurora Awards。他們把各種醫學微觀現象作成電腦動畫，像是血管內的動畫、藥物殺死癌細胞的動畫、或是細胞分裂過程的動畫。動畫非常精美，也生動地描述了顯微鏡底下才看得到的各種細胞活動情形。下面就挑選幾個給各位先觀賞，有興趣的可以在他們的網頁觀賞更高畫質的 FLASH 影片。 第一部是贏得白金獎的影片(1分30秒)。 內容敘述一種藥物 Rexin-G，可以穿透癌細胞，並且攜帶特製的基因進入癌細胞，讓癌細胞啟動自我消滅的迴路 (Programmed Cell Death)。
