Starlink 想要在太空直接提供 5G 網路訊號讓地面手機使用

Hacker News 上看到 Starlink 打算跟 T-Mobile 合作,直接用衛星提供 5G 訊號讓地面手機使用:「SpaceX, T-Mobile to connect satellites to cellphones in remote areas (wsj.com)」,原報導在 WSJ 的「SpaceX, T-Mobile to Connect Satellites to Cellphones in Remote Areas」這邊,另外因為 paywall 的關係,可以在這邊讀。

會用二代衛星:

Mr. Musk said the service would use second-generation Starlink satellites that would be outfitted with large antennas that cover swaths of land that have no service. SpaceX has a pending application before the FCC to launch around 30,000 of the second-generation satellites over time.

在另外一篇報導「SpaceX and T-Mobile team up to use Starlink satellites to ‘end mobile dead zones’」裡面有提到更細一點,不是衛星電話,是目前一般的手機:

The service won’t require mobile users to get a new phone. Musk said in or after a natural disaster, even if all the cell towers are taken out, the planned service should work.

不過可以預期只會有很基本的服務 (大概確保通話與簡訊會通),針對緊急危難狀況會特別有幫助:

Mr. Musk said that the bandwidth would be limited and that the new satellite service wouldn’t supplant existing ground-based cellular services. “This is meant to provide basic coverage to areas that are completely dead,” he said.

翻了翻 wiki,目前 Starlink 第一代衛星的軌道高度是 340km 左右,好像還不確定二代衛星會在哪個高度...

Hacker News 上有蠻多人在算技術上的可行性,除了訊號強度外,衛星與地面相對速度比目前地面上的交通工具都快,都卜勒效應 (Doppler effect) 看起來也是個會影響很多的主題...

不過討論裡面有提到 2021 年就已經有其他商用公司在幹類似的事情,所以看起來不只是講講而已?應該是有些可能性:「Lynk demos global satellite connection for ordinary phones and prepares for commercial launch」。

白宮宣佈由政府資助的研究,都必須馬上公開

一樣是 Hacker News 上看到的:「Guidance to make federally funded research freely available without delay (whitehouse.gov)」,白宮的公告在「OSTP Issues Guidance to Make Federally Funded Research Freely Available Without Delay」這邊。

開頭有重點,不得限制以及收費。所以 paywall 是一定不行,另外要註冊才能看也算是一種限制,應該也會被這次的政策要求改善:

In a memorandum to federal departments and agencies, Dr. Alondra Nelson, the head of OSTP, delivered guidance for agencies to update their public access policies as soon as possible to make publications and research funded by taxpayers publicly accessible, without an embargo or cost.

時間表的部份,短期是 2023 年中更新 policy,並且在 2025 年年底前全部施行:

In the short-term, agencies will work with OSTP to update their public access and data sharing plans by mid-2023. OSTP expects all agencies to have updated public access policies fully implemented by the end of 2025.

這次的算政府方面的政策,至少這些論文會有地方可以公開下載。

找了一下之前寫下來跟 open access 有關的消息,從學校方面給壓力的也不少,不過我記錄下來的主要都是跟 Elsevier 的中止合約:

看起來不同角度都有一些推進...

Banner blindness

前幾天的 Hacker News Daily 上看到「Why do people not notice our enormous, prominent, clear and contrasting purple banner?」這篇 2018 年的討論,裡面在講為什麼使用者會常態性忽略 banner 的內容。

在答覆區裡面有人提到了維基百科上面的 Banner blindness 這個條目,題到了網站的使用者會刻意或是非刻意的忽略掉像 banner 的資訊:

Banner blindness is a phenomenon in web usability where visitors to a website consciously or unconsciously ignore banner-like information. A broader term covering all forms of advertising is ad blindness, and the mass of banners that people ignore is called banner noise.

開頭也提到了 banner 廣告 CTR 的變化:

The first banner ad appeared in 1994. The average click-through rate (CTR) dropped from 2% in 1995 to 0.5% in 1998. After a relatively stable period with a 0.6% click-through rate in 2003, CTR rebounded to 1% by 2013.

所以這個現象有個專有名詞來形容...

美國汽車的兒童安全座椅法律,影響生育的意願

Hacker News Daily 上看到的,原文標題比較漂亮:「Car Seats as Contraception」,在 Hacker News 上也有討論:「Car seats as contraception (ssrn.com)」,重點是作者之一 (David H. Solomon) 也有跑上去回應。

Abstract 的部份把重點都講出來了,1977 年美國通過汽車的兒童安全座椅法律,但大多數的汽車無法放下第三張座椅,這反而使得生第三胎的成本大幅提高 (需要買空間更大的車),然後另外拉出資料分析因為法律而制止的車禍數量:

Since 1977, U.S. states have passed laws steadily raising the age for which a child must ride in a car safety seat. These laws significantly raise the cost of having a third child, as many regular-sized cars cannot fit three child seats in the back. Using census data and state-year variation in laws, we estimate that when women have two children of ages requiring mandated car seats, they have a lower annual probability of giving birth by 0.73 percentage points. Consistent with a causal channel, this effect is limited to third child births, is concentrated in households with access to a car, and is larger when a male is present (when both front seats are likely to be occupied). We estimate that these laws prevented only 57 car crash fatalities of children nationwide in 2017. Simultaneously, they led to a permanent reduction of approximately 8,000 births in the same year, and 145,000 fewer births since 1980, with 90% of this decline being since 2000.

濃濃的政治不正確感 XD

證明圓周率 π 是無理數

前陣子在 Michael Penn 教授的 YouTube 頻道上看到的證明:

這個證明方式在其他人的 YouTube 頻道也有做過,像是 MindYourDecisions 在 2019/3/14 (Pi Day) 發表的影片:

這兩篇使用的方法是 Ivan M. Niven 在 1946 年提出來的方法 (發表在 1947 年 AMS 的期刊,第 53 期的 Bulletin of the American Mathematical Society 上):「A simple proof that π is irrational」。

先不討論證明方法本身,我把這份 PDF 印出來慢慢看,當年用打字機打的字型讀起來超有味道的... (這份 PDF 看起來是掃描檔)

從 PDF 可以看出證明超級短,只有一頁,但畢竟這是大師丟出來的證明,裡面其實省了很多步驟。這接步驟不難推導,但是是屬於考試作答時不能省略的部份,如果加上去的話應該會兩到三頁 (還是非常短)。

整個證明的過程很巧妙的設計了兩個函數搭配反證法。裡面有用到微積分,但只用到最基本的微積分,其中微分的部份用到的公式就這三個,其中是三角函數的微分公式:

\frac{d}{dx} sin(x) = cos(x)\newline\newline\frac{d}{dx} cos(x) = -sin(x)

然後是兩個函數相乘後的微分公式:

\frac{d}{dx} f(x)g(x) = f'(x)g(x) + f(x)g'(x)

積分的部份只用了定義的部份 (主要是在微分的部份證完)。

然後證明是圍繞在「整數」上面做文章,夾擠出一個不可能的情況,因此得到矛盾,證明了 π 是無理數。

整個證明可以在高三範圍 (如果現在高三還有教微積分的話) 或是大一教過微積分之後的程度證完,作者講的 "Simple" 主要是出自這邊...

第四堂:「Data Wrangling」

有陣子沒寫了,來還個債...

這個系列是從『MIT 的「The Missing Semester of Your CS Education」』這邊延伸出來的,這邊講的是「Data Wrangling」這篇。

這篇是在講 pipe 的用法,在講這些工具之前,其實有個很重要的概念應該要說明 (但沒有在這篇文章裡被提到),也就是 Unix philosophy,這個哲學是指 unix 環境下的工具,都會設計成只做好一件事情。

而要怎麼把這些工具串起來,最常見的就是 pipe,你可以在文章裡看到 grepsedsort 這些工具的用法,以及怎麼用 pipe 串起來。

這邊剛好也可以提一下,利用 pipe 可以把不同功能打散到不同的 process 上,剛好也可以稍微利用到現在常見的多 CPU 的環境。

另外上面因為提到了 grep,文章內花了不少篇幅在講 Regular expression 這個在 CS 課程裡面也是重要的基礎。

會放這種篇幅長度,一方面是 Regular expression 的實用性很高,另外一方面,學術上與自動機理論中的 DFANFA 都有關,算是學習計算理論的起點:

然後後面就有提到 AWK 這個工具,這邊要注意的是,雖然可以用 Perl 之類的工具作到類似的事情 (而且更強大),但 AWK 有被放到 POSIX 標準裡,所以在各種作業系統內幾乎都一定會出現,加上語法算是簡單,學起來還是很有幫助...

然後再最後面的段落冒出一個 gnuplot 畫個圖,以及示範 xargs 這種神器要怎麼用 (這邊會更建議看一下 manpage,可以配合 find 之類的工具用,並且平行化同時處理)。

然後最後示範了 binary data 怎麼處理。

MIT 終止與 Elsevier 的合約

美國在今年有不少學校開始跟進,終止與 Elsevier 的合約了。

首先是去年 (2019) 三月加州大學系統宣佈不跟 Elsevier 續約 (參考當時寫的「加州大學宣佈不與 Elsevier 續約」這篇),今年四月則是北卡大學系統宣佈不續約:「Upcoming Elsevier Cancellations」,以及紐約大學系統也宣佈不續約:「State University of New York Steps Away From the “Big Deal” with Elsevier」。

到這邊看到的消息主要都是公立學校系統在開槍,直到前幾天 MIT 也放新聞稿開槍宣佈不續約了,這應該是第一個頂級的私校開槍的消息:「MIT, guided by open access principles, ends Elsevier negotiations」。

維基機百科上查資料的時候,發現台灣在 2016 年底 CONCERT 就宣佈放掉 Elsevier 了,當時有發稿出來:「關於 Elsevier 資料庫合約談判 CONCERT 聲明」。

In Taiwan more than 75% of universities, including the region's top 11 institutions, have joined a collective boycott against Elsevier. On 7 December 2016, the Taiwanese consortium, CONCERT, which represents more than 140 institutions, announced it would not renew its contract with Elsevier.

原來 Fully Homomorphic Encryption 已經被解啦...

Hacker News Daily 上看到「IBM Releases Fully Homomorphic Encryption Toolkit for MacOS and iOS; Linux and Android Coming Soon」這個消息,主要是 IBM Research 要放出一些跟 Fully Homomorphic Encryption (FHE) 的 library。

Homomorphic encryption 講的是直接對密文操作:(這邊的 \cdot 是操作,可能是加法,也可能是乘法,或是其他類型)

C_1 = enc(P_1)
C_2 = enc(P_2)

enc(P_1 \cdot P_2) = enc(P_1) \cdot enc(P_2) = C_1 \cdot C_2

也就是說,不需要把 Ciphertext 解成 Plaintext 處理完後再加密回去 (這有安全性與隱私的問題),而是直接對兩個 Ciphertext 計算就可以了。

之前還在學校學密碼學的時候 (大概 2005 與 2006),有翻到 Homomorphic encryption 中的 Fully Homomorphic Encryption (FHE) 是尚未被解決的問題,當時的解法都是特殊解。

剛剛因為看到上面那篇文章,查了一下發現原來在 2009 的時候 Craig Gentry 提出了一套方法,用 Lattice-based cryptogtaphy 建構出加法與乘法的操作,也就達成了 FHE 的低標。

查資料的時候發現 1) 他論文只用了十頁 2) 這是他的博班論文,解掉這個 open problem,不過看到他的博班指導教授是 Dan Boneh 好像不意外... XD

(雖然只用了十頁主要還是因為 STOC 篇幅的關係,但扣掉 circuit privacy 的部份,前面在說明建構與證明的過程只用了九頁也是很驚人)

然後接下來的幾年他又跟其他幾位學者改進了不少效能上的問題,在英文版維基百科上可以翻到有好幾個不同世代的 FHE。

SETI@home 計畫將在月底停止

看到「SETI@home Search for Alien Life Project Shuts Down After 21 Years」這個消息,SETI@home 計畫將在這個月月底停止:

SETI@home hibernation
On March 31, the volunteer computing part of SETI@home will stop distributing work and will go into hibernation.

大學的時候跑得很開心,後來就沒什麼在玩了... 看起來是有些成果,所以決定休息了。

四個機率問題

在「Some Useful Probability Facts for Systems Programming」這邊看到的四個機率問題,而且都有接近解:

  • 每一次有 \frac{1}{N} 成功的機率,跑 N 次後最少成功一次的機率。
  • N 個球隨機丟到 N 個籃子後有空籃子的機率。
  • N 個數字在隨機排序後有數字不改變位置的機率。
  • N 種 coupon 平均隨機出現,要抽中一套 N 種都有的 coupon 需要抽幾次的期望值。

會想要寫這篇是因為發現最後一題就是「大人買」抽卡問題的簡化版本 (這邊簡化成機率相同,一般的情境下應該是不同的)。

可以看到歐拉常數 e 與自然對數 \ln{} (i.e. 以 e 為底的對數) 滿天飛 XDDD