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　　清華大學為國內學術重鎮，在學術上有著許多卓越的成就。為瞭讓更多的社會大眾可以分享學術的趣味，得以一窺學術殿堂之奧妙，國立清華大學與各地高中閤作，推齣國立清華大學「高中科普列車」。此科普列車之教育推廣成果展現，將以目前國立清華大學的學術研究成果為主，講員為參與研究之教師與研究人員。

　　本書內容為清大頗受好評的高中校園巡迴演講，透過圖文編排集結成冊，除生活化主題亦介紹科學新知，以饒富趣味筆觸呈現。透過此科普列車，清華大學主動嚮社會呈現學術成果，達成以學術關懷社會之使命，希望將學術的種子播灑在年輕的生命中，讓科普列車的功效發揮更大之效益。

本書特色

　　．橫跨自然科學、社會科學、應用科學多方領域
　　．集結清大教授演講內容，萃取科普最精華知識
　　．時時保持好奇心，領略蘊含無限奧秘的科學現象

1 解讀大自然的語言
－談「統計方法」在科學探索裏所扮演的角色∕3

2 就是那道光
－淺談『超快光學』∕31

3 口服胰島素
－糖尿病患免於挨針的理想∕43

4 新能源大觀
－人類如何永續生存？∕53

5 軟物質演講
－波卡為什麼沒吃幾片就空瞭？∕69

6 影像建構之科學
－果蠅腦神經結構的鬼斧神工∕77

7 蠶絲在可撓式有機薄膜電晶體上的應用學
－開發蠶絲電晶體為新材質之運用和突破∕85

8 從螞蟻循跡和螢火蟲閃爍到無綫通訊網路
－生物群體的運行機製解決人類工程問題∕97

9 烏賊的僞裝術
－揭開頭足類改變體色的神秘麵紗∕107

10 都是「性彆刻版印象」惹的禍！
－女生的數學天生比男生差？∕117

11  漢人與牛肉

－漢民族經濟形態與文化禁忌之探討∕127

12 《綠野仙蹤》與中國
－多樂西與他的朋友破壞瓷器城與國際銀價下跌之真相∕133

13 為什麼鄭成功能趕走荷蘭人？
－荷蘭東印度公司（VOC）在颱貿易之興衰始末∕141

14 質子有多大？
－檢驗量子電動力學計算質子大小之精確度∕151

15 找歌？用唱的！─「哼唱選歌」簡介
－語音與音樂處理在娛樂與教育的應用∕161

16 鬥轉星移∕175

17 ROC(Republic of Creativity)：大傢一起來賣颱∕183

18 理論＝無限個實例∕215

19 愛與詩與死
－談敻虹的幾首小詩∕229

20 社會科學的皇後：經濟學∕239

21 星星的誕生
－探索恆星形成的物理過程∕253

22 簡單有趣的物理科普實驗
－普物實驗的終極目標∕263

【第8章─從螞蟻循跡和螢火蟲閃爍到無綫通訊網路】

無綫通訊網路遍佈於我們生活的四周。除瞭當今最熱門的手機行動通訊係統以及在辦公室或傢中用來上網的無綫區域網路之外，尚有許多無綫網路的應用，例如用在環境或工廠監控的無綫感測網路、用以提升生活品質的無綫智慧傢庭網路、以及用以連係路上車輛的無綫車載網路等。無綫網路的應用日益增加，也愈來愈普及於我們的生活。在未來的世界裏，我們期待所有的無綫係統都能互相聯結，構成一個大型的異質無綫通訊網路，將人與機器、社群與生活環境做緊密的連結。

無綫網路麵麵觀

在設計大型無綫網路時，會麵臨許多難以解決的工程問題，如演算法的可擴充性問題、係統的強健性問題、分散式管理的問題以及傳輸頻寬限製的問題。

1.可擴充性和係統強健性

所謂演算法的可擴充性，所指的就是這個演算法在大型網路中是否依然可以有效運作的特性。很多的演算法並不具有此功能，例如，當我們有三、五好友打算相約看電影時，我們可以由其中一位同學一一地打電話聯絡所有人；但是，當有三、五萬人要一起去看電影時，一個一個的打電話聯絡，似乎就不是有效率的做法。另外，一個係統是否具備強健性，端看係統是否容易因為少數電子設備的損壞或是遭受攻擊而造成係統的癱瘓。

2.分散式管理和傳輸頻寬限製

若要採取集中式的管理，網路往往需要很復雜的控製機製以及大量的溝通頻寬，在實際的無綫係統下是不被允許的；然而，若要採用分散式的管理方式，亦即由每個個體或是小群體做自我管理的方法，又不容易達到係統的最佳化。因此，要設計一個能有效運行的大型無綫通訊網路，是一件極具挑戰的事情。

3.自然界的大型生物群體網路

有趣的是，在自然界中其實隨處可見具有上述特性的大型生物群體網路。這些生物群體透過簡單的個體行為準則並且僅利用區域性的資訊和分散式的管理，達到復雜的群體智慧。人們熟知的例子有：螞蟻的循跡覓食行為、螢火蟲的同步閃爍行為、蜜蜂的集體築巢行為、魚的群遊行為、神經細胞操控生物的感知與反應的行為等。若能將這些生物個體的運行機製移植到我們的無綫裝置之中，相信其所構成的大型無綫網路亦能展現驚人的群體智慧。以下，我以網路路由問題和網路同步問題為例，介紹如何透過仿效螞蟻的循跡覓食行為和螢火蟲的同步閃爍行為，得到有效解決上述問題的方法。

網路路由同步：尋找「最佳路徑」

首先，何謂路由問題？
路由問題基本上就是如何找齣從甲地到乙地的最佳路徑的問題。

這樣的問題是我們平常開車上路或是齣遊所會麵臨的問題。同樣地，在大型無綫網路中，相隔兩地的電腦若要互相溝通，其所傳送的訊息需要網路經過網路中的不同路徑，並利用中不同的路由器或是電腦的轉傳，方能將訊息從傳送端順利地送達目的端。在傳送之前，電子裝置必須先確認訊息應透過哪些裝置的轉傳，也就是應透過哪一條路徑來傳送纔是最好的。所謂的最佳路徑在不同應用中有不同的定義；在網路中，這可以是傳送延遲最短的路徑、傳送頻寬最大的路徑、傳送最可靠的路徑等。若每個電子裝置上都備有無綫網路的完整圖資（亦即哪些電子裝置間有連結、每條連結上的頻寬和延遲為何等），即可利用許多有效的演算法（如Dijkstra演算法或是Bellman-Ford演算法）來幫助我們計算齣最佳的路徑。然而，無綫網路最大的挑戰即在於無綫裝置都是不時地在移動，而且通訊連結經常是不穩定的。因此網路圖資每分每秒都在改變。試想，若汽車導航係統的圖資過時，我們就會經常麵臨找不到路的窘境。此時，我們即可跟廠商購買更新的圖資或是上網下載新的資訊。但是在無綫網路中，並沒有一個可即時監控網路變化的中央控製颱，此時，網路中的各個裝置應如何取得圖資呢？傳統上經常使用的方法，就是透過不斷地跟鄰居（亦即有直接連結的其他無綫裝置）打招呼進行資訊交換，如圖8-1所示。每次跟鄰居打招呼，不僅可以讓兩人得知彼此之間的連結狀態，更可以互相告知自己已取得的圖資。藉由不斷反覆地打招呼，最終每個裝置都將能取得完整的圖資。然而，若網路過大，要取得完整的圖資相當費時，而且，在網路不斷變動的情況下，這樣的不斷更新會相當耗費頻寬資源。

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DNA搭乘頭等艙：清華大學高中學術列車叢書 電子書 下載 mobi epub pdf txt 2025

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