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春晚除了劉謙的數(shù)學(xué)魔術(shù),居然還有這么多科技元素?!

2024-02-12 22:21:41 來(lái)源: 中國(guó)科學(xué)院物理所微信公眾號(hào)

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除夕當(dāng)夜,相信許多人都和小編一樣,被劉謙表演的魔術(shù)深深吸引。劉謙和尼格買提·熱合曼眉飛色舞的神貌依然令人記憶猶新。

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啊?我聽到你在問(wèn)小編三天前在干什么?
話不多說(shuō),就讓我們來(lái)正式地看一看魔術(shù)的內(nèi)容吧~
首先,我們需要拿出四張打亂順序的撲克牌:

沒(méi)錯(cuò),就像這樣Oex速刷資訊——每天刷點(diǎn)最新資訊,了解這個(gè)世界多一點(diǎn)SUSHUAPOS.COM

隨后,需要將它們對(duì)折并撕開(手動(dòng)心疼)
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為了說(shuō)明其中的原理,我們不妨將四張撲克牌分別記為A, B, C, D. 我們將撕開后得到的八張牌分別記作A1, A2, B1, B2, C1, C2, D1, D2. 于是,由八張撲克牌形成的排列可以寫作:

以下是魔術(shù)進(jìn)行的步驟:
·將牌堆頂?shù)?張牌放在牌堆底,重復(fù)次數(shù)是名字的長(zhǎng)度(尼格買提·熱合曼需要重復(fù)7次,但是讓我們假設(shè)名字只有三個(gè)漢字)
·將牌堆頂?shù)?張牌插放在牌堆中的任意位置
·將牌堆頂?shù)?張牌暫時(shí)移出※
·將牌堆頂?shù)?~3張牌插放在牌堆中的任意位置(取決于個(gè)人的南北認(rèn)知——南方人:1張;北方人:2張;不確定:3張)我們以北方人為例:
直到這一步驟為止,目標(biāo)牌C1和C2依然分別處于牌堆的兩側(cè)。
·將牌堆頂?shù)?~2張牌移出(男生移出1張,女生移出2張)我們又以男生為例:
·將牌堆頂?shù)?張牌放在牌堆底,重復(fù)7次
·將牌堆頂?shù)?張牌放在牌堆底,隨后移出1張牌堆頂牌。重復(fù)這一步驟直到手中只剩下最后一張牌,這張牌與第三步中移出的牌能夠完美配對(duì)。
不難看出,每進(jìn)行一次操作,牌堆的所有元素(白色區(qū)域)都會(huì)向前方移動(dòng)兩次,同時(shí)牌堆的大小-1. 概括地講,每一次的“好運(yùn)留下來(lái)”都會(huì)使所有元素移動(dòng)一個(gè)單位,而“煩惱丟出去”會(huì)讓元素在移動(dòng)的同時(shí)減少1個(gè)單位的牌堆大小。事實(shí)上,被移出的牌永遠(yuǎn)都是每一次得到的新數(shù)組的第二個(gè)元素。
如果你是女生,你會(huì)得到這樣的操作流程:
基于上述思路,可以迭代地求出撲克牌數(shù)不同時(shí)對(duì)應(yīng)的其他移動(dòng)方法。
春晚的關(guān)注點(diǎn)當(dāng)然不止有精彩的魔術(shù),讓我們?cè)賮?lái)一探舞臺(tái)之上究竟還有哪些炫酷潮流的科技元素~

XR+VP助力創(chuàng)意交融Oex速刷資訊——每天刷點(diǎn)最新資訊,了解這個(gè)世界多一點(diǎn)SUSHUAPOS.COM


今年的春晚大量運(yùn)用了XR(擴(kuò)展現(xiàn)實(shí))+VP(虛擬制作)技術(shù),實(shí)現(xiàn)了虛實(shí)交融且震撼人心的藝術(shù)效果。在陜西分會(huì)場(chǎng)的節(jié)目《山河詩(shī)長(zhǎng)安》中,我們便宛如看到了縱情飄逸的詩(shī)仙李白重游故里,對(duì)酒當(dāng)歌。
在《健康到到令》中,女明星花花也以數(shù)字形象登上了舞臺(tái),一同表演八段錦的招式。
節(jié)目《年錦》將中華傳統(tǒng)紋樣和演員的動(dòng)作相呼應(yīng),詮釋出獨(dú)屬于中國(guó)傳統(tǒng)紋樣的空靈之美。

擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)(Extended reality, XR)涵蓋了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)、混合現(xiàn)實(shí)(MR)和虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)技術(shù),其中的X指代任意字母,甚至也可以是未來(lái)才會(huì)出現(xiàn)的技術(shù)。XR通過(guò)混合虛擬和現(xiàn)實(shí)這兩者,給觀眾帶來(lái)沉浸式的交互體驗(yàn)。Oex速刷資訊——每天刷點(diǎn)最新資訊,了解這個(gè)世界多一點(diǎn)SUSHUAPOS.COM

在虛擬現(xiàn)實(shí)中,用戶需要完全沉浸在數(shù)字化的世界中;增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)需要用戶借助數(shù)字屏幕等工具將虛擬的客體疊加在現(xiàn)實(shí)世界之上。混合現(xiàn)實(shí)是前兩者的結(jié)合,現(xiàn)實(shí)對(duì)象和數(shù)字對(duì)象能夠共存,并且可以實(shí)時(shí)交互。Oex速刷資訊——每天刷點(diǎn)最新資訊,了解這個(gè)世界多一點(diǎn)SUSHUAPOS.COM

保羅·米爾格拉姆(Paul Milgram)和岸野文郎(Fumio Kishino)曾經(jīng)提出了現(xiàn)實(shí)-虛擬連續(xù)統(tǒng)(Milgram's Reality-Virtuality Continuum)的概念,將真實(shí)世界和虛擬世界定義為坐標(biāo)軸的兩端,并根據(jù)真實(shí)元素或者虛擬元素的多少重新定義了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、混合現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)虛擬(Augmented virtuality)的概念。Oex速刷資訊——每天刷點(diǎn)最新資訊,了解這個(gè)世界多一點(diǎn)SUSHUAPOS.COM

虛擬制作(Virtual production, VP)是擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)、動(dòng)作捕捉、電腦產(chǎn)生圖像(CGI)、面部識(shí)別等多種技術(shù)的結(jié)合。最常見的方式是使用LED屏幕作為布景,基于3D引擎在大屏幕上實(shí)時(shí)渲染,并與攝像機(jī)進(jìn)行同步,可以帶來(lái)在視覺(jué)上以假亂真的動(dòng)態(tài)特效。Oex速刷資訊——每天刷點(diǎn)最新資訊,了解這個(gè)世界多一點(diǎn)SUSHUAPOS.COM

虛擬制作的最大特征是將以往需要后期合成的特效實(shí)時(shí)地添加到了現(xiàn)場(chǎng)畫面中,提升了導(dǎo)演對(duì)于視覺(jué)效果的把控水平,降低了后期處理的成本。Oex速刷資訊——每天刷點(diǎn)最新資訊,了解這個(gè)世界多一點(diǎn)SUSHUAPOS.COM

科技“芯”元素Oex速刷資訊——每天刷點(diǎn)最新資訊,了解這個(gè)世界多一點(diǎn)SUSHUAPOS.COM


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除了炫酷的AI視覺(jué)渲染,遼寧分會(huì)場(chǎng)《冬日暖陽(yáng)》的舞臺(tái)上,芯片元素的設(shè)計(jì)風(fēng)格也令人印象深刻,接下來(lái)請(qǐng)大家跟隨小編,近距離了解一下芯片的魅力。
當(dāng)我們談?wù)撔酒瑫r(shí),我們通常是在談?wù)摷呻娐沸酒R斫饧呻娐分埃覀兿葋?lái)了解電路的基本知識(shí)。
電路中的基本元件包括電阻、電容和電感。電阻限制電流的流動(dòng),提供阻尼;電容存儲(chǔ)電荷,將能量?jī)?chǔ)存在電場(chǎng)中,而電感則存儲(chǔ)磁場(chǎng)能量。
此外,現(xiàn)代電子學(xué)中的另一個(gè)重要組成部分是晶體管。晶體管是一類用于放大電信號(hào)或用作電信號(hào)開關(guān)的半導(dǎo)體器件。晶體管通常有三個(gè)引腳,人們可以用施加在第三個(gè)引腳上的電流或電勢(shì)控制流經(jīng)另外兩個(gè)引腳的電流,因此它具有了放大和電路開關(guān)的功能。
這些基本單元可以組合成電路,用于執(zhí)行特定的功能,例如放大信號(hào)、過(guò)濾噪聲或執(zhí)行邏輯運(yùn)算。
為了提高可靠性和降低體積,人們將電路元件利用半導(dǎo)體加工工藝互連集成在一塊半導(dǎo)體單晶片上,這就是集成電路,也就是人們常說(shuō)的芯片。
芯片制造的過(guò)程非常復(fù)雜。為了提高可靠性,降低芯片中缺陷的含量,加工過(guò)程必須在超凈環(huán)境中進(jìn)行。單晶襯底要經(jīng)過(guò)復(fù)雜的清洗處理,以確保表面光潔度和純度。此外還有光刻、刻蝕、離子注入、金屬沉積等步驟,用于在單晶上形成精確的電路結(jié)構(gòu)。

總的來(lái)說(shuō),芯片是現(xiàn)代電子技術(shù)的基石,它們的發(fā)明和應(yīng)用推動(dòng)了信息社會(huì)的發(fā)展,并在各個(gè)領(lǐng)域都發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

無(wú)人機(jī)表演Oex速刷資訊——每天刷點(diǎn)最新資訊,了解這個(gè)世界多一點(diǎn)SUSHUAPOS.COM


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我們將目光轉(zhuǎn)移到舞臺(tái)之外,夜空中閃閃發(fā)光的無(wú)人機(jī)編隊(duì)為我們帶來(lái)了飛行表演。它們隨著歌詞時(shí)而排列成祝融、嫦娥探測(cè)器、時(shí)而排列成雪花形狀。
當(dāng)讀者朋友們看到精彩的無(wú)人機(jī)表演時(shí),小編相信大家會(huì)有這樣的困惑:無(wú)人機(jī)是怎樣在空中排列成人們想要的圖案的?
為了解答這個(gè)困惑,我們先回答第一個(gè)問(wèn)題,如何高效控制無(wú)人機(jī)編隊(duì)飛行,使每一個(gè)無(wú)人機(jī)準(zhǔn)確到達(dá)指定位置,而彼此不發(fā)生碰撞?

我們需要知道,自動(dòng)控制要比人工控制更準(zhǔn)確、更安全。為每一架無(wú)人機(jī)配備一名駕駛員是不現(xiàn)實(shí)的,相反,在少數(shù)幾名人類操作員的監(jiān)視下,無(wú)人機(jī)編隊(duì)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的控制下自主飛行自主導(dǎo)航才是更好的控制方式。
那么問(wèn)題來(lái)了,無(wú)人機(jī)怎么知道它們自己的位置呢?不用擔(dān)心,我們有全球定位系統(tǒng)GPS,對(duì)于在遠(yuǎn)離建筑物的空曠區(qū)域進(jìn)行的無(wú)人機(jī)表演,GPS就基本夠用啦。如果是需要在建筑物附近或者室內(nèi)進(jìn)行表演,那么就需要引入專門的室內(nèi)定位系統(tǒng)。
無(wú)人機(jī)編隊(duì)的造型圖案和行進(jìn)軌跡要事先編程設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)師通常需要預(yù)先確定無(wú)人機(jī)的數(shù)量,并構(gòu)思不同的設(shè)計(jì)方案;然后為無(wú)人機(jī)編隊(duì)的各個(gè)無(wú)人機(jī)指定隊(duì)形轉(zhuǎn)換時(shí)的飛行軌跡,最后模擬驗(yàn)證。指定飛行軌跡是其中最關(guān)鍵的一步,要求隊(duì)形轉(zhuǎn)換時(shí)每一架無(wú)人機(jī)有且僅有一個(gè)終點(diǎn),且所有無(wú)人機(jī)飛行軌跡之和越小越好。
用于完成這樣的設(shè)計(jì)的一種常見算法稱為匈牙利算法。匈牙利算法羅列出給定無(wú)人機(jī)數(shù)量情況下,所有起點(diǎn)和終點(diǎn)的可能組合,并計(jì)算出各個(gè)起點(diǎn)-終點(diǎn)組合下的無(wú)人機(jī)飛行總路程。這樣無(wú)人機(jī)路徑設(shè)計(jì)的問(wèn)題就成了特定限制條件下的優(yōu)化問(wèn)題。
此外,還需要確保無(wú)人機(jī)之間不發(fā)生碰撞。考慮到無(wú)人機(jī)的外形特點(diǎn)和GPS定位誤差,設(shè)計(jì)師人為地引入一個(gè)最小距離δmn,如果某種隊(duì)形下出現(xiàn)了兩無(wú)人機(jī)距離小于這個(gè)最小距離的情況,則去除這種隊(duì)形設(shè)計(jì)。
以這些算法思想為指導(dǎo),經(jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)計(jì)師可以設(shè)計(jì)出安全高效的隊(duì)形轉(zhuǎn)換方案,為大家呈現(xiàn)精彩的無(wú)人機(jī)燈光表演。

每年的除夕都象征著團(tuán)圓和睦,而除夕夜的春晚早已成為了幾代人對(duì)于新年時(shí)刻的共同記憶。新潮的主題、酷炫的科技元素都賦予了春晚生生不息的青春活力。Oex速刷資訊——每天刷點(diǎn)最新資訊,了解這個(gè)世界多一點(diǎn)SUSHUAPOS.COM

值此新年,小編恭祝大家龍行龘龘、前程?hào)T朤、生活??、事業(yè)燚燚!Oex速刷資訊——每天刷點(diǎn)最新資訊,了解這個(gè)世界多一點(diǎn)SUSHUAPOS.COM

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