三層電路貼在皮膚上，延展度 800%！這款「電子刺青」還能控制機器手

作者 雷鋒網 | 發布日期 2021 年 02 月 12 日 0:00 |

聽過「電子紋身」（Electronic Tattoo）嗎？早在 2013 年，Motorola 高級副總裁 Regina Dugan 就曾拿出看似普通紋身貼紙的產品。Regina Dugan 表示這款電子紋身是行動式智慧設備，可惜並未多展示充滿未來感的那面。

2016 年 YouTube 一支影片，幾位生物駭客展示將電子設備植入皮下的過程──設備差不多硬幣大小，由一個印刷電路板、5 個表面貼裝發光二極管（SMD LED）組成，由矽膠包裹，一塊 3 伏特電池供電。

設備植入並受磁鐵觸發後，LED 燈會發光，皮膚會出現一朵梅花。

如果你覺得電子紋身只是廠商炒概念、科學怪人開腦洞，那就錯了。

2018 年，美國卡內基美隆大學的科學家就將電子紋身寫進論文，用液態金屬合金塗覆銀奈米顆粒，兩者融合後形成電路，經過印刷，紋身就可輕鬆轉移到皮膚，且導電性也很高。

當時參與研究的卡內基美隆大學助理教授 Carmel Majidi 表示：這是電子印刷領域的突破。

就在最近，中國科學家也聯合打造出電子紋身。

2021 年 1 月 13 日，論文發表於《科學》雜誌子刊《科學─進展》，題為「Multilayered electronic transfer tattoo that can enable the crease amplification effect」（可實現摺痕放大效果的多層電子傳遞紋身）。

論文作者來自南方科技大學（深圳灣實驗室生物醫學工程研究所）、首都醫科大學生物醫學工程學院及中國科學院大學國家奈米科學技術中心。

什麼是「電子紋身」？

看過前文，大概能對電子紋身下個定義：「能直接貼在皮膚上的超薄電路」。電子紋身可隨著皮膚狀態任意拉伸彎曲，可說是穿戴式設備的最高境界了。運作原理是 NFC（Near Field Communication，近距離無線通訊），能讓設備靠近時交換數據的技術。

NFC 是在 RFID（無線射頻身分辨識）技術的基礎上結合無線連接技術研發而成，日常場景也為各類電子產品提供安全快捷的通訊支援。行動支付、文件傳輸、門禁、手機與車鑰匙集合的背後，都離不開 NFC──轉到電子紋身，NFC 可確保訊號傳遞。

其實電子紋身有很多用途，如耳機、無線收發器、電源、噪音檢測器、測謊儀等等。作者也提到：「電子紋身在皮膚健康和運動感測有很大潛力。」

然而電子紋身目前問題是：固形性、黏性和多層性等特性不能並存，是研究人員設計新型電子紋身的起因。

多層電子傳遞紋身

研究人員設計出「多層電子傳遞紋身」，即 multilayered electronic transfer tattoo（下稱 METT）。

為了組成多層電路模板，科學家用到兩種材料，一是金屬聚合物導體（metal-polymer conductors），二是彈性體嵌段共聚物（elastomeric block copolymer）。

METT 共有 3 層：

黏合層（adhesive layer）：很薄（~8μm）的壓敏膠，受外部壓力時，黏合層使 METT 與皮膚緊密附著。

釋放層（release layer）：矽酮膜，主要目的是便於電路模板從釋放膜剝離。

兩者間的電路模組：含 3 層電路，每層都嵌有可拉伸導體的聚苯乙烯─丁二烯─苯乙烯（SBS）薄膜（~14μm）。

第一、二層電路上有應變感測器，數量分別為 11 和 4，第三層電路上有一個加熱器。

由於金屬─聚合物導體（metal-polymer conductor）有良好延展、可重複性，因此可用作應變感測器。

如下圖 A、B 所示，基於金屬─聚合物導體的應變感測器電阻，隨著拉伸應變增加而增加，METT 甚至可容易拉伸到 800%，遠遠超過皮膚最大變形度。

METT 可用於溫度調節、運動監測和機器人遠端控制，具高延展性（800%）、固形性和黏性，可做到摺痕放大效果，因而能將聚集應變感測器的輸出訊號放大 3 倍。事實證明，無需任何溶劑或加熱，METT 就能在不同表面牢牢附著。

遠端控制機器手臂

不僅如此，為了展示新型電子紋身的可擴展性，科學家更製造出 7 層 METT，當成可拉伸加熱器。

上圖 A 是 7 層加熱器俯視圖，每個電路層都包含一個基於金屬─聚合物導體的加熱器，兩端有 2 個連接點，用於與其他層加熱器形成垂直電連接。因此，7 個加熱器就以串聯方式連接電源。

上圖 B 展示不同層基於金屬─聚合物導體的加熱器，透過連接點形成的電連接。

論文介紹，除連接點外，金屬─聚合物導體透過 SBS 形成良好電絕緣，熱成像時未發現短路。研究結論之一是，隨著層數增加，紋身的順應性隨厚度增加而降低，兩層電子紋身足以滿足大多數功能。

科學家將 METT 實際應用──透過手指彎曲發出的訊號放大，透過藍牙傳輸到機器手臂，因此 METT 能遠端控制機器手臂，模仿人手動作時也不會出現異常震動。

論文表示，團隊已透過 2 層 METT 做到以 6 個自由度遠端控制機器手，透過 3 層 METT 以 15 個自由度遠端控制機器手。

可肯定的是，未來電子紋身在醫療、VR 和可穿戴式機器人方面有巨大潛力。

附圖：▲ 蘋果手機上的 NFC 功能。
▲ 科學家測試 METT 應變感測器的機電性能。

資料來源：https://technews.tw/2021/02/12/multilayered-electronic-transfer-tattoo/

【核食在哪裡？用核能技術管理土壤】
#土壤生態管理核技術 #落塵放射核種常用在土壤流失檢測

最近隨萊豬議題發酵，福島食品開放的爭議也蜂擁而至，「核食」兩字更是劈哩啪啦在各地被使用。但你知道嗎？除了遭受核汙染的食品外，核能科技早已經被運用在食品上，除了醫療、能源外，農業與食品加工也是核技術廣泛使用所在(當然也會產生核廢料)，我想比起稱沒有受輻射汙染的福島食品核食，稱應用核科技生產的農食品核食，或許更貼切？

因此，接下來會有系列文章談論核能技術於食品的應用，從土壤管理、育苗技術到食品防腐，讓你全面了解「核食」。兩周前的12月5號是「世界土壤日」，土壤是世上九成生物的家，土內的生物群能幫助土壤儲存更多的碳，因此土壤健康也攸關氣候變遷。這方面，國際原子能機構（IAEA）提供與原子能相關的醫療技術外也略懂略懂。

IAEA和聯合國糧農組織（FAO）在近日加入「保護土壤與土壤生物多樣性」計畫，過去IAEA就已與FAO合作，每年參與約50個技術合作項目，利用同位素和核子相關技術，投入例如改善乾旱區的土壤管理。同位素與核技術可以監測含水、土壤、養分之間的相互作用，進而優化土壤使用效率、改善土壤管理流程。自1995年迄今，來自90多國的專家均受益於IAEA的核技術支援，以下是幾個案例：

1⃣#用微生物肥料與同位素技術 提高大豆產量
位於西非的農業國貝南，土壤貧瘠地力較差，使大豆產量低落，影響國家收入。IAEA與FAO協助貝南的學者開發微生物肥料（biofertilizer），肥料內含的微生物可增加土壤的固氮能力，提高土壤生產力、刺激作物生長，並對環境無害。IAEA也提供同位素檢測法，利用氮的同位素氮15鑑定固氮率，量化農作物從大氣及土壤中捕獲多少的氮，來判斷土壤是否得到改良。結果貝南去年的大豆產量達22萬噸，是2009年的4倍。

2⃣用 #落塵放射核種 驗證傳統農法對保護地力有效性
在突尼西亞，一些肥沃區域的土地因土壤侵蝕而流失，為了防止惡化， FAO/IAEA協助突國，使用落塵放射核種中的同位素銫（Cs）137做為示踪劑（放射性標記物），測量土壤侵蝕速率，並以該技術檢驗突尼西亞傳統農法對保養土壤資源的有效程度。

3⃣利用核技術幫助農民控制水土流失
據FAO資料顯示，馬達加斯加整座島內約有1/3的土地都受土壤侵蝕而退化，除了農業受損，也衝擊島上生物多樣性。FAO/IAEA同樣使用銫137測量土壤侵蝕速率協助馬國國家核子技術研究所的科學家，向馬國農民提供強化水土保持的方案。

4⃣灌溉管理可改善土壤鹽化下的農作物產量
土壤鹽化是影響土壤健康、阻礙農業永續發展的主要障礙。鹽度問題可以自然發生，也可通過如灌溉等人類活動引起，面對土壤鹽化問題，IAEA與FAO合作整理了各國透過水資源和鹽分管理來提高作物產率的方法。例如越南採用氧18同位素(δ18Osw)來識別由灌溉管理不善、導致海水入侵造成之土壤鹽度的增加，其原理是海水中的δ18Osw比例固定，若該同位素在土壤內比重上升，表示海水侵入。

土壤溼度也是研究重點：土壤含水太少會減少收成、但土壤含水太多，土內的微生物會釋出更多甲烷。中國新疆、美國德州與奧地利，便使用「宇宙中子射線感測器（Cosmic-Ray Neutron Sensor）」監測農田的土壤含水量估計值，因為水分子會吸收環境中宇宙高能粒子的能量，因此若檢測土壤中的粒子能量較低，代表土壤含水量高。

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ℹ補充：落塵放射核種
天然存在的落塵放射核種（fallout radionuclides、簡稱FRN），例如銫137、鉛210、鈹7等，在大氣中含量非常少，因為大部分都已透過雨水沉積在地球表面，由於它們只出現在表土層，當該土層的一部分被土壤侵蝕而流失時，這些核種的濃度就降低了，故FRN可用來偵測土壤流失的程度。銫(Cs)137是最常用的FRN，但卻不是天然核種，而是一種人造放射性同位素，在1950~1960年代間，因核子試爆而釋放到環境中，可以此估計最近幾十年的土壤侵蝕率。（有趣小影片：https://reurl.cc/v1YrGy）

█參考資料：
世界土壤日IAEA新聞稿：
https://reurl.cc/k0xDKd
利用同位素技術提高農作產量：
https://reurl.cc/gmVKXR
落塵放射核種評估地力：
https://reurl.cc/8nEdm4
中子射線感測器監控土壤濕度：
https://reurl.cc/R15Avz
核技術在土壤鹽化的應用：
https://reurl.cc/Xk17n3

去 Amazon Go「偷」瓶礦泉水，登出付款帳戶後走出店門會發生什麼事？

Posted on 2018/10/26
品玩 PINGWEST

【我們為什麼挑選這篇文章】我能夠在無人商店偷東西嗎？這個問題十分有趣，無人商店沒有人看顧，因此就算行蹤可疑也沒有店員可以就近處理；在無人商店購物時，消費者也不需要到櫃檯結帳，只要拿好東西就可以光明正大的走出店門，好比普通商店小偷的行徑。

那如果有人在出店門前，就把 Amazon Go 的 App 帳戶登出讓系統感應不到呢？這樣會有什麼後果？（責任編輯：陳伯安）

在三藩市冷水一樣的秋風中，寸土寸金的金融街上，矽星人（本文作者）站在了新開張僅一天的亞馬遜無人超市（Amazon Go）門口。 而這是亞馬遜繼在自己老家西雅圖和芝加哥之後，成功開設的第六家無人超市。

亞馬遜無人超市號稱自己不需要店員，也不需要收銀員，在中午和晚上的高峰期也不會在收銀台前大排長隊。

顧客只需要在手機上下載一個 Amazon Go 應用軟體，登陸自己的亞馬遜帳號並綁定一張銀行卡，就可以在店裡隨便拿東西了。

拿完了之後直接塞到自己包裡，或者在店裡打開吃，統統沒問題。結帳時甚至也不需要像普通超市一樣在自助收銀台排隊掃碼，直接大搖大擺地走出去就行。

怎麼講……這種行為看起來簡直就和超市小偷一樣啊！
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從小到大遵紀守法的矽星人，就打算以身試法，從亞馬遜無人店「偷」一個體積最小的、能放在口袋裡出門的蘋果能量棒！

今天的目標就是這個棒棒，非常好吃，推薦給你們
Amazon Go 裡面賣什麼東西？

三藩市的 Amazon Go 開在金融街核心地帶的一個十字路口。

入口處真的像地鐵閘機一樣，只要把 App 打開扣在感應器上就能開門了。

不需要刷臉，不需要錄指紋，甚至連一點停頓都沒有，「哧溜」一下就進來了！

最棒的是，如果你帶了朋友或小孩，只要多刷一次，讓同行者先進去就可以了。

新開的這家亞馬遜無人店面積 2300 平方英尺，大約 213 平方公尺，雖然面積不大，但內部可謂是五臟俱全。

從亞馬遜牌的咖喱雞肉卷兒、三明治、各式沙拉簡餐，到亞馬遜收購的 Whole Foods 生產的高級有機水果碗，應有盡有。

為了方便顧客，亞馬遜超市甚至和日本便利商店一樣，為顧客提供了加熱冷餐的微波爐和吃飯的餐位。在這裡搞定一頓午餐應該沒問題了。

除了自家生產的簡餐，超市里也賣星巴克咖啡豆、有機果汁、甚至各種家用調料，品類和一般的超市一樣豐富。

作為亞馬遜的門面擔當，店裡也能買到亞馬遜紀念馬克杯，還有印著亞馬遜 Logo 的保溫保冷壺。

登出 Amazon Go 帳號，拿著能量棒、一瓶礦泉水大膽的走出無人商店！

在超市里溜達了一圈之後，我打算動手。為了不讓攝像頭看到我，我拉起毛衣包住臉，悄悄咪咪趁沒人把一根營養棒順進了兜裡。

感覺有點渴了，我又往包裡揣了一瓶礦泉水。

為了進一步測試亞馬遜超市的安保能力，我在 App 裡點擊了 Sign Out，把自己的亞馬遜帳號登出了。

這一通「偷雞摸狗」的行為讓我在出門前，害怕到發抖，腦子裡一連串疑問：

會不會突然警報大作，然後工作人員把我抓走？會不會被盤問為什麼退出了自己的帳號導致無法從帳號裡扣錢？會不會因為我身上帶著沒付錢的營養棒，閘機突然把我夾住……

然而無事發生。剛一走到閘機口，閘機就打開了，也沒有任何出門手續。

好險……

然而五分鐘後，我的 App 收到了一個電子收據，上面是我剛才「偷走」的能量棒和礦泉水。

收據上不僅提供了退款通道，還記錄了我從刷手機進門，到從閘機出去的時間（果然貝佐斯是不會放過我的）。

……蒙住臉，登出也沒法騙過的亞馬遜無人店，到底是怎麼做到的呢？

明明就登出了，為什麼 Amazon 無人商店還是有辦法扣錢？

想要做到這些，無人店需要先解決兩個問題：

第一，如何判定顧客拿走了／放回了貨物？
第二，如何知道是誰拿走了／放回了貨物？
問題的解決方法，就在下圖中天花板上密密麻麻的攝影機、麥克風裡。

亞馬遜在 2014 年提交的相關專利報告中解釋道，比起僅依賴人臉識別的識別／反作弊機制，他們採用的是一種更系統的方法。

亞馬遜無人店的天花板上佈置了上百個攝像頭，當顧客走進商店時，攝像頭會自動識別顧客，並在顧客掃碼入場時登記顧客的亞馬遜帳號。

一旦顧客進入店內，攝像頭會一直跟蹤顧客的行動，並通過多個攝像頭的配合鎖定顧客的位置。

為了減少誤差，亞馬遜無人店的貨架和天花板上也裝置了多個麥克風，可以根據音訊回傳的時差輔助定位顧客。

當顧客拿起或放下貨物時，貨架上的壓力感測器和紅外線探頭會感知「有手伸進來」，「重量減少」等一系列變化，並且配合攝像頭的定位，判定是哪位顧客拿走了多少貨物。

誰拿的誰就要付錢，不管什麼手段都一樣

如果你拿走了幾袋薯片，又把薯片放回來了，相機和壓力感測器也會共同配合，分析你的舉動。

因此，從拿走貨物的那一刻起，這件商品就已經被添加在你的亞馬遜購物車裡了。至於之後你是打算在店裡吃了它、裝在口袋裡、還是退出登陸自己的亞馬遜帳號，都不會影響計費。

當然，如果在亞馬遜無人店裡有人請你幫忙拿一瓶水，千萬不要好心幫他。因為在超市現有的工作原理下，是誰拿的東西，賬就算在誰頭上。

不用排隊等付錢，直擊上班族的午餐時間痛點

每到午餐晚餐的高峰期，亞馬遜無人店所在的金融街附近的白領都會在便利商店排起長隊。美國人收銀和算數的效率你們也懂得……有時候為了不排隊，甚至有點餓有點渴也會生生忍回去。

無人超市無需等待，拿了就走的特點簡直直擊上班族的痛點。

Amazon Go 的科技副總裁 Dilip Kumar 在接受 The Verge 的採訪時也說道，Amzon Go 的模式就是為了節約人們的時間。「店裡再擁擠，也不用擔心排隊了。」Kumar 說。

如果在西雅圖、芝加哥、三藩市的試點獲得成功，亞馬遜可能會繼續拓展 Amzon Go 的無人銷售模式。據彭博社報導說，亞馬遜在未來三年內計畫再開設數千家無人店，這將是亞馬遜與沃爾瑪、7-11 等線下零售店競爭的一次大升級。

但是說實在的，一旦注意到天花板上密密麻麻的攝像頭，就無法再無視它們了……總有一種「老大哥在看著你」的感覺呢！

附圖：開業第二天，店裡還有不少亞馬遜員工
馬克杯上寫著「走就完事兒了」，還真是應景
行兇現場示意圖，大家腦補一下
仔細觀察才能看到貨架裡的感測器
App 中也有特別提示
亞馬遜在西雅圖的無人店

資料來源：https://buzzorange.com/…/i-steal-an-energy-bar-from-amazo…/…