2019年4月28日 星期日

時事評論:中國高科技超前 美國望塵莫及

隨着5G的推進,世界越來越發現,沒有中國的5G,不論是成本還是推進速度,推進起來實在是太難。不單是使用中國的5G有多好,更是不用中國的5G損失會有多大。在美國的強力圍攻之下,中國5G技術的輸出卻意外增加。雖然不能完全說明中國已經領先,至少說明中國正在實現彎道超車。
以上論點可以從美國總統特朗普4月初的講話得以證明,他表示美國的私營公司和機構應盡快部署5G通訊網絡,應付來自其他國家和地區的激烈競爭。他又指出美國必須在5G網絡建設的競賽中取勝,並以「敵人」來形容競爭對手。這充分表明了特朗普對中國的彎道超車是多麼的擔心和焦慮。正因為擔心於中國彎道超車,所以美國不切實際的加速了5G網絡全面建設的步伐,但美國已經開始商用的5G卻無法達到預期的效果。而在這種情況之下,特朗普還在極力的加快推進速度,這有些揠苗助長。
可是,不這麼做又怎麼辦呢?總不能眼看着中國在網絡信息通訊技術,這一引領未來科技和經濟發展的高科技方面超越美國。可以說,目前的美國已經被迫得有些喘不過氣來了。然而,5G彎道超車,這只是高科技競賽途中中國加速的開始。在5G技術方面,美國已經失去了絕對的領先優勢。

中國領跑量子技術 人工智能

5G競賽之後,接下來的就是6G競賽。6G技術已經不是單純或簡單的5G升級,它很可能是一項新技術。2018年3月9日,中國工業信息部部長苗圩表示,中國已經着手研究6G。而華為方面傳出的信息是,5G研發已經收尾,已經開始組建團隊進行6G的研發。2019年3月15日,美國聯邦通訊委員會(FCC)一致投票通過開放「太赫茲波」頻譜的決定,以其大朝一日被用於6G服務。也就是說,在6G研發方面,中美是站在同一起跑線。
6G這項新技術則與人工智能(AI)與量子技術等高科技有很大的關係。在傳統科技領域裡,中國遠落後於美國,但在人工智能與量子技術方面卻並不落後,至少是各有優勢。關於人工智能,目前普遍的認為中國已經不落後於美國,甚至也有超越美國之勢。在量子技術方面,中國在量子通訊方面已經取得了領跑的優勢。中國首發了世界第一顆量子通訊衛星(墨子號),已成功實現量子通訊的遠距離傳輸,且開始試驗用量子通訊。
美國在量子計算機方面有領先優勢,但中國的量子計算機方面雖然起步較遲,但起步點卻不低。例如,作為核心的將量子維持在穩定迭加狀態方面,原先的世界紀錄是1分鐘,最近清華大學研究團隊延長到了10分鐘。而要製造穩定運行的量子計算機,則需將這種穩定的迭加狀態大幅延長。由此看來,中國在量子計算機上至少並不是太落後,而有量子通訊的基礎。
另一方面,美國史丹福大學發布了《2018年度全球AI報告》,旨在追蹤人工智能的活動和進展。報告指出,2016年中國AI論文被引用的次數比2000年提高了44%。2018年70%的國際人工智能協會論文來自中美兩國。2018年中美被史丹福大學接收的論文總量相近,但中國提交的論文數比美國多30%。根據論文數據庫Scopus的數據顯示,發布AI論文第一是歐洲(28%),第二是中國(25%),第三是美國(17%)。總括而言,中國AI人工智能發展速度驚人,而論綜合實力,美國AI實力稍強。

光纖網絡世界最大 無處不在

人工智能具有深度學習的能力,這需要基於大數據為基礎。有專家指出,人口越多產生的數據就越大。這在發展人工智能上是很大的一個優勢。有報道稱,亞洲互聯互通和一帶一路建設中,中國的光纖網絡也同時建成。目前已經建成了世界最大的一張覆蓋海陸空,無處不在的智能網絡。這樣中國就具有了獨特獲得大數據的能力。這是美國不能想像的,也是無法相比的。難怪有人說,在大數據領域中,中國已經獲得了重大的優勢。同時,人工智能的發展必須是在大規模應用的基本之上。中國近些年來在人工智能的應用上,發展得最快,應用得最廣泛。重要的是,目前美國堅持單邊主義和貿易保護主義,只想控制核心技術。這使美國與世界的合作越來越少,正在走向自我封閉。而現代高科技的發展,需要的正是國際合作共同推動,而不是閉門造車和自我封閉。中國持開放態度,不斷加強對外合作,以取長補短,發展人工智能。
美國的信息網絡呈現落後之勢,而目前美國連基礎建設的錢都難以籌集。信息通訊網絡的建設已經被中國實現了超越,這是5G、6G和AI競賽的重要條件之一。由此可見,雖然美國還有一些優勢,但由於中國在5G競賽中正在實現彎道超車,在接下來的6G和AI競賽中,中國將奮起直追,實現超越美國的目標。
原文刊登於《HKG報》28/4/2019

2019年4月11日 星期四

教育評論:姊妹校計劃 助兩地師生互了解

教育局自從2004年開始至今,已為本港多所學校協調,與北京巿、上海巿、寧波巿、廣東省、四川省、浙江省及福建省的學校締結為姊妹學校。
根據教育局的文件,姊妹學校計劃為兩地學校提供一個交流平台。透過交流與合作,姊妹學校擴大學校網絡,增強了解與溝通,加深認識兩地文化,共同提升教育素質。
筆者帶領內地高中同學參觀香港科技大學
互聯網世代多共同話題
筆者所在的中學於早年已跟順德區一所中學締結成姊妹學校,並連續第三年舉辦兩校師生互訪的交流活動。總結以往三年的經歷,我發覺計劃不但能達到教育局預期之目的,更能打破兩地師生的隔閡,彼此融和在一起,共建美好的學習氣氛。
筆者曾造訪順德區的姊妹學校,參觀該校環境,並觀課與專業交流活動。過程之中深深感受到內地教師的專業教研精神,用心設計教案,傾盡全力施教,並認真作課堂檢討,務求優化課堂內容,讓學生學到最多的知識。其次,他們在課堂教學之外,還要進行教學調研,並要發表論文,讓課堂力臻完美。相比之下,香港教師因課擔較重,行政工作過多而未能做到以上事情,致使工作多為原地踏步,停滯不前,未能自我突破,往往需要專家點撥,方能走出困局。
另外,兩地學生透過互訪,親身體驗兩地不同的生活文化。他們一起上課、一起遊戲、一起用膳,並一起進行競賽。雖然兩地學生因語言不同而有機會出現溝通障礙,但在互聯網世代,大家都有着共通的話題,例如韓星、K-pop、抖音,以及微信等等。因此,彼此都能在短時間之內破冰,互相認識,並交換通訊,甚至在活動尾聲擁抱話別,依依不捨。
香港現時充斥着本土思想,具有很強的排他性,不易接納內地的文化,特別是年輕人。筆者認為,若要打破這種困局,先要由學校做起,而姊妹學校計劃正是解決兩地誤解的好方法。
原文刊登於《都巿日報》12/4/2019

2019年4月10日 星期三

教育評論:不可見的黑洞終於被拍到

4月10日,由全球約200名科學家合作的「事件視界望遠鏡」(Event Horizon Telescope)項目,公布人類史上首張黑洞照片,解開黑洞的神祕面紗,讓人類更進一步了解宇宙的奧秘。
物理學家愛因斯坦(Albert Einstein)在1907開始研究物理的相對原理,在1915年發表《廣義相對論》,利用幾何語言來描述重力。根據《廣義相對論》,愛恩斯坦預言了某些大質量恆星終結後,會形成時空極度扭曲以至於所有物質,包括光都無法逃逸的區域,這便是黑洞(Black Hole)。
長期以來,天文學家多年嘗試觀察黑洞,但由於黑洞擁有強大重力場,甚至光都無法逃逸,導致難於進行觀測。這次「事件視界望遠鏡」透過蒐集黑洞的事件視界周邊的物質輻射數據,來拍攝黑洞的「剪影」。
「事件視界」是黑洞的界線,物體向着黑洞中心越過事件視界後,因逃逸所需的速度將超過光速,而《廣義相對論》指出沒有任何事物比光速更快,因此理論上進入黑洞的物體便無法離開,在事件視界外亦無法觀察黑洞內部。
雖然黑洞無法直接觀測,但可以藉由間接方式得知其存在與質量,並且觀測到它其他事物的影響。天文學家藉由物體被吸入黑洞之前因高熱而放出的紫外輻射和X射線等「邊緣信息」,可以獲取黑洞的存在訊息。另外,黑洞的存在也可藉由間接觀測恆星或星際雲氣團繞行黑洞軌跡而推測出來,並知道其位置與質量。
這次「事件視界望遠鏡」集合全球約200名科學家,從各地天文望遠鏡連接組合,建造一個超型望遠鏡虛擬網絡。它們分別設於美國、墨西哥、西班牙、智利、法國、格陵蘭與南極,於2017年4月進行觀測,形成一個口徑相當於地球直徑的望遠鏡,所得數據隨後集中分析合併後形成照片。由於黑洞不會發光,所以科學家所「拍攝」的其實只是黑洞的「陰影」,完成後把所得數據拼湊出黑洞的輪廓,並花了2年時間「沖曬」照片。
今次觀測的其中一個超大質量黑洞「人馬座A*」位於銀河系中心,另一目標則位於「處女座A」星系,兩者大小懸殊。前者直徑1270萬公里,擁有400萬個太陽質量;後者直徑長達177億公里,約有10億個太陽質量。
這次人類首次成功觀測黑洞,對宇宙學的研究影響深遠。在宇宙學中,可觀測的常規物質佔4.9%,而不可觀測的暗物質(Dark Matter)卻佔95.1%。科學家以往因技術限制,未能觀測宇宙的暗物質,以致對宇宙的理解不足。但是,今次「事件視界望遠鏡」成功觀測黑洞,突破了這個缺口,讓人類能更進一步了解宇宙。
原文刊登於《新城教育+》11/4/2019

2019年4月1日 星期一

教育評論:復活節互動展覽 科學基地寓玩於學


將軍澳新都城商場於復活節期間,為小學生打造大型STEAM科學基地,配合復活節主題,讓大小朋友都可以動動手,透過有趣的科學實驗學習科學知識,寓玩於教育。

 現場有趣STEAM體驗包括幻變彩蛋隧道、百變實驗室、反轉蛋世界、畫蛋奇兵、繽紛齒輪盤及VR小太空人星際穿梭等。香港科學創意學會及香港STEM教育學會理事林伯強老師謂,現場裝置有不少過癮的玩意,例如反轉蛋世界可體會槓桿原理;齒輪盤是機械和電學,而幻變彩蛋隧道則可以看到鏡面的無限延伸現象。「最吸引是分層彩丄瓶,玻璃樽內儲存了不同濃度及密度的液體,例如燈油、梘液,以及加進不同材料。它利用物理中的浮力及材料密度差異原理,令物件懸浮各個顏色層中,形成獨一無二的效果,會見到物件會懸浮在第一層的底部,非常過癮。」

讓孩子玩STEM
SirSTEM雖有深奧理論,但在幼兒世界,只要一開始訓練大小肌肉,便可灌輸STEM教育了。「幼兒踩三輪車,看到齒輪互相推動;玩泥膠拼砌一件物品,都有工程知識在當中。」

反轉蛋世界
孩子能透過此裝置體會簡單機械,利用右邊添加迷你彩蛋形成抗力臂。孩子可以選擇不同支點的蛋托,自己試驗需要放多少隻蛋,才可令中央的水平尺氣泡移到中央,達到動手動腦。林Sir謂槓桿原理便是人為去調校重力點、支點及抗力點之間的距離,以減省氣力,在家中也可試驗。「我會跟大女用一枝筷子和一枝相交,嘗試在筷子一端托一本至幾本書,調校筷子和筆在怎樣的距離,可托到最多書本,槓桿其實是以小博大的科學道理。」

幻變彩蛋隧道
隧道內的魔鏡共有兩層結構,林Sir指,底層是一面鏡子,而面層玻璃貼上隔熱紙僅讓部分光線穿透,從而產生鏡面奇特效果。另外,很多人都曾看過將兩面鏡子相對時,可以看到鏡子互相反射,形成無限多的影像世界。「其實跟孩子在洗手間,拿小鏡對住大鏡已可以玩到,不用講解太深原理,跟小朋友做實驗已足夠。」

齒輪盤
Sir表示,這裡有3款齒輪如同小型手搖發電機。當孩子親自搖手柄便會令小燈發亮,也會發覺大齒輪推動小齒輪是很費力的。「大人可請孩子觀察齒輪是帶動摩打內的磁鐵旋轉,磁鐵與線圈因為電感作用產生電流,進而發電。另外,當攪動齒輪的速度愈快,也會產生更強動能,電流愈大,燈光愈亮。繽紛齒輪盤相當吸引,但幼兒需要大人幫助才能推動。」

2009年在台灣創立的「賽先生科學工廠」,亦會在場內設有快閃科學店,供小朋友選購各式原創科學玩具、DIY系列遊戲、益智解謎玩具、日常科學原理應用遊戲等近百款新奇科學產品。

原文刊於《經濟日報》2/4/2019