科學素養練功房：科技變魔術

面對未來最重要的科學能力，就從觀察生活開始養成
★科學素養最佳入門書
★跨領域學習最優讀物

★全系列三大特色：
1. 基本功從生活練起：以生活中有趣的現象、事物或科學故事出發，引發好奇心與觀察力
2. 十八般武藝樣樣懂：「STEM廣場」單元，將科學與人文社會結合，學會跨領域活用
3. 任督二脈這樣打通：打造堅實科學基礎，啟發孩子創意，培養最受用的問題解決能力

「科學素養練功房」系列一套四本，針對未來最重要的領域：科學(S)、科技(T)、工程(E)、數學(M)，分門做深入的探討，培養科學素養核心能力，打造頂尖數理腦。

現代生活離不開科技，更少不了人工智慧、智慧手機、機器人、大數據、物流……等科技產品與技術。科技讓我們的生活更便利、更有效率，但你知道這些厲害的科技產品是怎麼發明的嗎？
打開本書，我們將從人工智慧、材料科技、資訊科技、生物科技四個面向，來了解生活中的科技革新與應用。下一個生活發明家就是你！

書中特別設計「STEM廣場」單元，將科技與歷史、學習與科技、科技與人文、材料與科技......延伸學習，為孩子架構最完整的知識系統，並能跨領域活用，讓知識轉變成具體的實踐。

不沾鍋為什麼不沾？
智慧手機聰明在哪裡？
會下棋的機器人是怎麼學習的？
基因編輯為什麼可以得諾貝爾獎？
奈米是什麼？為什麼好科幻？
…
科技就像變魔術，
用問問題，去發現新奇的科技世界。
去找答案，用心探索未知的知識。
動手解決難題，讓知識成為你帶得走的能力與智慧！
開啟本書，就開啟了你的科技基礎知識。

▲本套書特色：
1. 完整的知識體系與思考架構。
2. 強化溝通、連結與創意。
3. 培養解決問題的能力。

《未來少年》《未來兒童》編輯群
《未來少年》《未來兒童》是深受小學生歡迎的綜合性兒童雜誌。這裡集合了一群各個身懷絕技的編輯們，他們最喜歡做的事，就是把深奧的知識用創意表現出來，讓小朋友一看就懂。他們最大的成就感，就是小讀者因為看了他們的努力而愛上科學，發現學習科學一點也不費力！

一、人工智慧
口袋裡的小電腦─智慧型手機
列印你的酷點子─3D印表機
STEM廣場
智慧衣，聰明有智慧
VR，跟真的一樣！
AR，讓真實更豐富
STEM廣場
駭客，怎麼駭？
超級機器人來了！
機器人怎麼學習？
STEM廣場
二、材料科技
塗層好厲害
STEM廣場
用鐵打造新世界
科技催生新策略─碳交易
塑膠是大惡魔！？
STEM廣場
百變精靈─玻璃
STEM廣場
科技陶瓷，你身上有嗎？
地底煮出來的黃金
這裡那裡，到處都有鋁
STEM廣場
三、資訊科技
傳得更快更遠的通訊大革命
STEM廣場
不可思議的情報科技
會說預言的大數據
大數據與AI，物流好幫手
STEM廣場
四、生物科技
基因工程，挑戰生物法則
基因夢工廠，讓生活更美好
得諾貝爾獎的基因編輯新技術
STEM廣場
奈米醫學，超科幻！
STEM廣場

【內文試閱】
機器人怎麼學習
「Pepper，明天天氣如何？」
「明天溫度下降，記得多穿點衣服喔！」
現代機器人可以跟人談天說地，還會噓寒問暖，就像人類會做的事。怎麼辦到的呢？聊天第一步：聽懂對方說什麼。

比對聲波，前後連貫
機器人要聽懂人類的語言，從比對聲波開始。方法是：從大量語音檔案自我學習！先輸入很多很多音檔，讓機器自己去找出每個發音的共同特徵。未來當機器接收到陌生語音，就能從特徵去比對，判斷它屬於哪個發音。
不過，每個字都有上下字，每句話還有前後文，機器必須一起考慮，才不會鬧笑話。比方說「我鑰匙掉了」，因為各地口音不同聽起來可能會像「我要死掉了」。究竟是哪一句，機器必須依據前後文來判斷。
看電影學回話
當人說：「你好嗎？」
機器回答；「我很好。」
這是怎麼辦到的呢？過去科學家使用舊方法，大海撈話─把人類所有可能的對話組合輸入機器。但只要機器沒聽過的對話，它就無法應對。
後來科學家換了一種方式，請機器人「看電影」，自主學習！當輸入的對話數量達到百萬等級，機器就可以學會語言的文法。更厲害的是：即使機器沒有聽過的對話，一樣能對答如流。
比方說：「蔡依林是誰？」，機器如果還沒學過這句，該怎麼辦？一旦機器聽過的對話夠多，它應該接受過「周杰倫舉辦演唱會」以及「蔡依林舉辦演唱會」這類句子，因此把兩人歸為同一類名詞。如果它又聽過「周杰倫是歌星」，就能舉一反三，組合出：「蔡依林是歌星」。舉一反三，這是不是和人類的學習很類似呢？

看表情、聽聲音
「真高興我週末必須在家看書、趕作業。」
咦，這個人真的愛讀書？還是反諷功課太多？單看字面很難分辨，必須進一步了解他的表情和口氣。
未來的機器能聽、能說之餘，還要能感受人類的情緒，做出正確又貼心的回應。意思是要「善解人意」，看懂臉色、聽懂口氣。
人的臉色會出賣他的心─尤其瞬息萬變的「微表情」。比方說：微笑和假笑差別很微小，意義卻大不同。現代機器已經從百萬筆人臉學會「看臉色」，知道不同情緒的表情特徵。
閉上眼睛，仔細聽人說話，你會發現人的聲音也充滿了「表情」。高興時，講話速度快、音調上揚；心情低落時，音量小、速度緩。現代機器可以從大量「有情緒」的聲音檔，找出不同情緒下的聲音特徵。

創作，也能學嗎？
「機器人這麼厲害，那它會創作藝術嗎？」當然。每種畫派、樂派、詩歌類型，一定具有某些特徵。現代機器有能力找出這些特徵，創造出真假難辨的藝術品，讓人分不清創作者是機器，還是人類大師。
「大師？怎麼可能？機器只是模仿，怎麼會是大師創作呢？」
機器創作藝術的方法很有趣，它的內在彷彿分成兩個大腦，一個是創作腦：沒有看過任何藝術品，完全是原創；一個是鑑賞腦：大量學習不同風格的藝術作品，掌握藝術特徵。
當創作腦完成作品，鑑賞腦會反覆執行：
1. 判斷這個作品是否太偏離過去的藝術？如果是，鑑賞腦會提點一下：「太怪異了，觀眾很難接受。」並要求創作腦重新再來。
2. 判斷這個作品是不是很容易歸類為某種風格？如果是，創新就失敗了，鑑賞腦也會要求創作腦重來。
想不到吧？看似冷冰冰的機器，也會像人類一樣，藉由不斷自我質疑、自我修正，探索人類的藝術疆界！

塗層好厲害
同樣是紙，許多書籍的封面光亮滑溜，與內頁大不相同，這是塗層的效果。再說紙杯，明明是紙做的，竟能裝水不漏，和其他紙餐具一樣，這也是塗層的功勞。
還有，不沾鍋、乳液、眼鏡、液晶螢幕⋯⋯等，許多生活日用品全都運用了塗層！

選用孤僻材料，做成不沾鍋
塗層，就是把某種材料塗在物體表面，讓物體的性質功能改變。比方說，鐵鍋導熱快，可是煎魚、煎蛋容易黏鍋。「黏鍋」的意思是鐵鍋和食材起作用了！
解決方法可以利用塗層：找一種「孤僻」的材料，把它塗在鐵鍋表面，讓鐵鍋變得孤僻，不喜歡和食材作用，這樣一來，煎肉煎蛋就不沾鍋了。鐵氟龍就是一種孤僻材料，碰到誰都不搭理，獨來獨往，不沾不黏。不過有個問題，如何讓孤僻的鐵氟龍願意和鐵鍋「在一起」，塗布在鐵鍋上？
科學家想到一個絕妙好招！「好，就趁它尚未變成鐵弗龍、還能跟別人打交道之前最後一刻，強迫它和鐵鍋在一起！」科學家把握最後一道步驟，把鐵氟龍的「前身」放在鐵鍋上，讓它和鐵鍋表面起化學反應。

自潔塗層：自動分解髒汙
汽車的門把材料是塑膠，看起來像金屬，因為塗層改變了表面光澤，薄薄一層，具有裝飾效果。鍍金或鍍銀也是運用塗層來展現金銀的特質。另外，建築物或家具塗了油漆，清洗髒汙時就怕掉漆，或者有些地方清洗不到。
為了解決問題，科學家把二氧化鈦做成奈米顆粒，塗布在油漆分子的表面，製造出「自潔塗層」，能自動分解髒汙，自己清潔自己。
塗層是專門用來解決問題的，想要吸水或防水、導電或不導電，需要什麼功能就選擇什麼材料，然後想辦法塗上去，道理簡單，成效卻很驚人！