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【TEDxTaipei】中研院陈伶志专访:空气盒子怎一路走来

2020-06-12

【TEDxTaipei】中研院陈伶志专访:空气盒子怎一路走来

你担心中国雾霾什幺时候来袭吗?想了解周遭到底有哪些空气污染源?如果你是长期关心空气污染的朋友,应该知道「空气盒子」计画在这两年间,已能为台湾社会带来最即时的空气品质资料,不仅让空汙源更无所遁形,同时也能预测空污扩散的方向,让大众提早做好準备。

从某方面来说,空气盒子也正是台湾「公民科技」一次成功典範。今年 TEDxTaipei 就邀请了计画推手中研院陈伶志老师上台分享;同时 INSIDE 也在会后特地专访,详尽为大家介绍空气盒子计画一路走来与 LASS 社群、地方政府与相关厂商一起努力的过程。

Q1: 您已经在 TEDxTaipei 讲台上说明为了孩子这部分,那幺在学术与技术上推动「参与式感测系统」的缘由是什幺呢?

A1: 这一开始是中研院环境变迁研究中心龙世俊老师要做热浪来临对身体健康影响评估的研究计画。我们发现热浪来袭的次数越来越频繁,强度也越来越热,在欧洲甚至常听到热浪来造成的民众死亡数字,这个问题在台湾一样正在发生。热浪来袭时,空气浓度在高温时对人造成心肺负担会比平常更严重,健康危害事实上也会以倍数成长。

也因如此,一开始我并不是做侦测 PM2.5 的计画,而是一氧化碳、二氧化碳、臭氧这些气体,但他们的难度比较高,也一直找不到突破点,刚好 PM2.5 是台湾社会非常关注的议题,这让我们开始转向;后来因为自己小孩的因素,加上 PM2.5 的侦测技术有所突破了,就把重心全部放在这上面。

【TEDxTaipei】中研院陈伶志专访:空气盒子怎一路走来
空气盒子源自一份父亲对孩子的爱。照片提供:TEDxTaipei,由 Wuz 摄影

Q2: 在空气盒子出现前,环保署自有那 76 个量测站有什幺限制呢?

A2: 它们其实属于「科学性」量测用途,是为了研究台湾整体大範围空气长期演变所设计,所以它的最小时间刻度是小时平均值,反而不喜欢有其他干扰源影响它的量测。

这也是做空气盒子另一个主要目的。虽然说 76 个量测站以全世界来说密度已经算很高了,但话说回来举个例子,每个人可能住的地方都距离车站、交通中心有几公里远,但这几公里之间空气就会发生很多事情,我们希望更精密去观察这其中的变化。

【TEDxTaipei】中研院陈伶志专访:空气盒子怎一路走来
LASS 的各地 PM2.5 即时浓度地图,截自 LASS。
【TEDxTaipei】中研院陈伶志专访:空气盒子怎一路走来
这则是 EDIMAX 讯舟 PM2.5 浓度地图 ,介面跟 LASS 的不太一样,读者不妨比较、参考。

Q3: 那「空气盒子」每个阶段有哪些开发难处呢?

A3: 在 2013 年一开始是微感应器等硬体还没到位。这个计画一开始想侦测的是一氧化碳,在 「研之有物」的报导 也有提到,我的学生把家里改装成一个特定实验空间,还把机车废气往家里放。我意识到:这样不行啊!可能会出人命的。再专业一点的一氧化碳环境风险也太高了,加上硬体感测器也不成熟,所以一氧化碳计画就停了。

之后我们切到二氧化碳,那时找到不错的感测器,一颗要价 2000 块。蛮準的,但实验一个礼拜就需要拿回来重新校正。不过后来发现不行,如果要进行城市级大规模实验太难了,不太可能每个礼拜都把装置拿回来调整。短期的学术研究还行,但从一个资讯工程人的角度来看,这离真正解决问题还有很大的距离。 我真正想做的是 Crowdsensing,但显然 crowd 还没有达成。

后来 2015 年机缘巧合下遇到了 LASS 的哈爸,两人的理念很合,都想做一样的事情,所以各自用各自方法推。LASS 的长处是号召社群,我的话就是提供技术。那时候第一个活动文件、简报都是我写的,程式则是哈爸带头大家一起写出来的版本,然后我这边结合学术资源,建出了后端系统与伺服器。

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完全开源的「LLASS4U」空气盒子,截自 LASS。

那时大家都有点好奇,因为创客社群跟正经的学术计画之前很少有合作过,不知道会擦出什幺火花?所以我们当初推广每个乡镇都要有感测器时,有点採用激将法,遇到当地创客就会讲「诶,那边还没有人加入计画喔」来激发。后来全台有来自 19 个乡镇的 40 个人参加,虽然没完全达标,但让大家意识到一起合作是可行的,当我们把这 40 个点打在地图上时,看起来有模有样的,跟环保署网站看起来差距不大,让大家都很兴奋。

Q4: 那后面厂商与政府力量是怎幺进来的呢?

A4: 其实厂商跟地方政府合作模式都採捐助方式进行。这当中台北市的案子就扮演指标性角色,那时候资讯局花了很多心思跟环保局合作,后来布点在学校就相对简单了。接着在 2016 三月的智慧城市展用了一次记者会,成功之后就在网路上引起了热烈讨论,许多中南部的网友都说:「台北空气那幺好都有空气盒子,那我们为什幺没有?」

厂商部分原本案子中比较常看到瑞昱跟华硕云端的名字。瑞昱是作阿米巴物联网开发板的,华硕云端提供网路服务。但实际生产是台湾专门代工厂讯舟科技,原本代工厂不喜欢抛头露面,但讯舟后来也想出来自己推广,老闆就很阿莎力的决定:六都全捐!一下六都所有中小学都有,1500 个点就出来了。

这部分台北市的智慧城市产业场域就扮演了蛮重要的角色。台北市资讯局就颠覆了过去「大有为政府」的思维,开放场域希望厂商都可以来台北市实验,让厂商累积达到双赢局面。空气盒子也是真的藉由这个场域闯出名号,进一步拿去国际市场拓展时,就能拿来当实际战绩。

Q5: 那空气盒子还有哪些关键因素导致目前的成功呢?

A5: 另一个关键是资料服务。这背后包含了我们学术研究的成果,像演讲中呈现的渐层动态图,就让我们花了不少心力。后面公民参与更是重要的一块,像现在热心民众会主动打电话给学校,通报空气盒子坏掉了,请他们赶快维修。现在很多环保团体,或是亲子共学团也一起积极参与,每天都会关注空气盒子,讨论各地的空气品质。

所以现在在 LASS 有 PM 2.5 的讨论专区 ,这个社群慢慢摆脱先前的纯技术色彩,往「公民科学」的方向走去。话说回来,参与式感测实际上还是要回到民众真正生活上的需求,程天纵说过 IoT 是 must to have,这就是一个很好的典範。

除此以外,空气盒子的资料够多、够即时,延伸下去可以让社会对空污议题产生更细緻的讨论:我们到底该不该中秋烤肉呢?农友烧稻草就是严重环境污染?还是环保香就对空气比较友善?这些问题,都有机会藉由空气盒子的资料去追蹤、研究。

Q6: 若「空气盒子」告一段落后,你还会想做什幺题目呢?

A6: 其实空气盒子还有很多事要做,所以离告一段落还很远。接下来主要有四件事:第一空气盒子的硬体是有寿命的,它如何永续经营?总不可能一直有人捐,所以想办法让民间能持续投入是第一个。

第二是深化资料即时预测,我们想预测接下来四小时的空气变化。如果今天中国雾霾飘过来了,两小时后会飘到哪呢?如果能精準预测,我们就可以提醒当地民众两小时后不要在室外活动。

第三可以更精準研究空汙影响健康的程度,但这部分需要跟医学跨领域合作。前面提到,以前环保署资料最小时间刻度是小时;但我们举个例子,如果水这一小时内平均温度 30 度,但只要发生突发事件,让水瞬间接近一百度,使用水的人就会被烫伤。空气也是一样,如果中间只要一分钟发生高浓度事件,可能就会诱发气喘。那到底诱发气喘的转折点在哪?现在技术已经可以侦测瞬间浓度了,那它跟健康又有什幺关联?这就是我想知道的事。

最后就是推展到国际去。空气污染是普世性问题,像马来西亚与印尼就会互相抱怨彼此的烟飘过来,还有我有一个印度学生,给他空气盒子回家一测,哇,一百多,比台湾还严重;欧洲尤其东欧空气污染也很可怕,还有最近加州森林大火,到现在还没解决。

大家都在寻找解决途径,但欣慰的是空气盒子有两千多个即时观测点,还有即时数据分析,整个系统在参与式感测领域上走上世界最前面,这也让我在推广参与式感测系统上,有了继续冲下去的勇气。

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