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「空氣盒子」匯聚公民、企業與政府之力,打造全球最密集的微型空氣品質監測網

2018.06.26
合作轉載

最近臺灣的天空總是灰濛濛的一片霧霾,路上的行人與騎士紛紛戴起了口罩,全臺各地監測站亮起紅燈,達到「所有族群不健康」程度。但這些霧霾究竟是什麼,又會對我們產成什麼影響?

文:社企流

全臺空氣汙染拉警報,大眾逐漸重視 PM 2.5 濃度,因此這個由中研院資訊科學研究所研究員陳伶志與創客社群聯手研究,靠著創客、政府、企業、民眾自發性的投入與參與所合作而成的「空氣盒子」空氣品質感測器,就成為許多人外出時的重要參考指標,只要隨時檢查空氣盒子網站或 app,就能依據空氣品質狀況來安排行程,避開惡劣的髒空氣,並進而找出空氣品質惡化的原因。

這個可以即時追查 PM 2.5 濃度變化的空氣盒子,是由陳伶志與民間具開源、公益精神的「環境感測器網路系統」社群(Location Aware Sensing System ,簡稱LASS)共同開發,原理是透過微型感測器來監測區域空氣裡的 PM 2.5 濃度,透過數據分析,既可以即時追查空污真兇,更能幫助預測空污的擴散趨勢,匯聚了創客精神與社會影響力。

因需求而誕生,因父愛而完成

2014 年,由於空氣污染亦發嚴重,加上兩歲的過敏兒子氣喘加劇,陳伶志擔憂兒子會因為空污而長期氣喘,決定專攻「PM 2.5 即時濃度感測」,嘗試透過研究找出空污的變化模式、解決空污問題。

隔年,陳伶志認識了 LASS 社群的創辦人之一「哈爸」許武龍,發現兩個人都在做環境感測,於是決定結合彼此的長處,一起改變空氣污染的問題。由於陳伶志與團隊研發的「微型空污偵測模組」,可以即時偵測所在環境的 PM 2.5 濃度、溫濕度、氣壓,因此他與哈爸決定做 PM 2.5 的環境感測,「由 LASS 號召社群,我提供技術,哈爸帶領大家一起寫程式,然後我再結合學術資源,建立後端系統與伺服器。」

LASS 社群是由一群喜歡動手做的創客(Maker)所組成,這群創客連結了「想」與「做」的過程,熱衷於找到答案並解決問題。於是陳伶志及研究團隊、 LASS 、以及更多的創客、甚至是網路鄉民、學者、政府單位與民間企業陸續加入。

「我們號召每個縣市的創客加入,最後共有 19 個縣市、40 位志同道合的創客參與,大家各自改寫我們的開放程式碼、自製微型感測器,加深環境感測平臺的技術,結果完全是 1 + 1 > 2 。」如今空氣盒子已成為一項成功由創客發起的公民科技,並自動繁衍出更多元、更寬廣的應用。

「我發現,參與這個社群的創客們幾乎都是年輕爸爸。」陳伶志笑著說。陳伶志與團隊的主要研究領域為「參與式感測系統」,亦即透過群眾建立裝置或網絡,偵測生活中的問題現象,再經由觀察所得的數據進行分析,找出問題的解決方法。而透過開放資料及數據分析,空氣盒子能夠即時追查出空污的真兇,並幫助預測空污的擴散趨勢,形成領先全球的 PM 2.5 即時感測網。

重點不在硬體,而是數據資料

不過,要研發兼具「高準確性」與「低成本」的感測裝置,並非容易的事。這段期間陳伶志與團隊經歷了無數次的開發、失敗、改善、重做、失敗、再來一次的循環,耗費了大量的時間、金錢、精神與心力,終於開發出品質穩定的空氣盒子原型。

空氣盒子更採用開放資料(Open Data)的模式,共享研發成果與觀測數據,無論是中研院資科所的研究計畫、學生科展、學術報告、政府民間、企業團體等,都能根據陳伶志的空氣盒子基本架構,依照自己的需求改裝成不同版本的空氣盒子,發揮各式各樣的擴充運用。

「其實重點不在硬體,主軸在於數據資料,那才是可以放大去做的部份。」陳伶志表示,「參與式感測系統最重要的目的,是以『自己的環境自己救』的想法為出發點,透過群眾自主觀察所得的大量數據,由專家分析找出問題的癥結點,從下而上推動政府或相關單位採取行動、對症下藥。」

陳伶志指出,以前民眾遇到問題,往往會希望由政府從上而下來解決,但其實上面的人不見得了解下面的人真正需要什麼,反而不容易推動大型計畫。「做研究需要大量 data ,如果由上而下推行往往需要花費很多資源,但若找到大眾關心的議題,在協助你的同時也順便做我的研究,由下而上推動事情、解決問題,就能像滾雪球般越滾越大。」

乏人問津的黯淡初期

如同陳伶志所言,參與式感測系統的關鍵,在於透過群眾觀測所得到的大量數據資料。然而在一開始,雖然陳伶志開發好可以普及使用的空氣盒子,卻面臨著沒有民眾願意在自己家裡安裝的困境。於是,初期只能請團隊的親朋好友在家裡裝上空氣盒子,但由於安裝數量不夠多,即時觀察到的 PM 2.5 濃度數據非常少,缺乏應用價值。「還好政府、學校與企業適時地介入,讓 PM 2.5 即時濃度觀測的時間與空間資料因而大幅擴展,觀測得到的數據因而變多、變廣,就能進一步分析空污變化的路徑。」

當時關心臺中環境的臺中市原鄉文化協會率先買了 100 臺「空氣盒子」,並發起「將空氣盒子散佈臺中各地」認養活動,臺中創客更改造成方便攜帶空氣盒子的行動版本,由民眾自主監督空氣污染來源。2016 年,臺北市、新北市、桃園縣、臺中市、臺南市、高雄市政府也陸續加入空氣盒子計畫,訊舟科技更捐贈數百臺空氣盒子,佈建在各區域的小學校園,透過環境教育學習如何觀察 PM 2.5 即時濃度變化,監督改善該區域的空污問題。

「過去我們總是等到不停咳嗽、呼吸道感染了,才知道空氣正在污染。現在只要透過分析每個空氣盒子感測到的 PM 2.5 濃度數據,還有即時數據分析,就能推算出空污的原因、發生的時間地點,找到製造空污的真兇。」陳伶志表示,空氣盒子的汙染資訊也顛覆了過去大家對於空氣汙染的認知。「以往我們總認為地勢高的地方空氣比較好,其實中海拔地區的汙染反而更嚴重。」

各界互相合作,擴大發揮應用

跨界合作固然能讓效益擴大,但也需要有明確的方向與準則,才不至於偏離初衷,對此陳伶志表示,「合作時要注意維護科學的立場,嚴守『讓數據說話』的原則,不要被牽著走。」陳伶志合作的對象是環保團體、政府單位、企業、社群等,彼此就靠著陳伶志提供的正確數據而互相合作。陳伶志提及,目前空氣盒子計畫與廠商及縣市政府都採取捐助的合作模式,而公民參與更是重要的一環,例如現在許多熱心民眾會主動關注空氣盒子,很多環保團體、親子共學團也都積極參與。創客社群也扮演極為關鍵的角色,「其實不少學校的老師,本身就是創客高手。」

訊舟科技產品經理吳靜美表示,大量布建的 PM 2.5 空氣品質微型監測站,目前已達 4500 多個即時監測站點,「每 5 分鐘上傳即時空氣品質資訊,民眾可以透過 app 的即時圖像顯示,監看各據點的空氣品質資訊,而所採集到的戶外空氣品質大數據,也成為中研院與學校單位的最佳研究資源。」

除了大量設置監測站點,空氣盒子更成功地發展出感測器比對報告、空污模式演算法等研究理論,並建立與 LASS 、創客、政府機構、民間企業的跨領域合作模式,讓臺灣成為全世界微型環境感測器最密集的國家,更吸引了世界各國前來取經。「現在提到智慧城市,大家都會想到阿姆斯特丹、芝加哥,未來希望國際也能透過『空氣盒子』就想到臺灣。」

談到未來展望,「如何永續經營空氣盒子是當務之急。」陳伶志認為,空氣盒子需要民間企業的持續支持,精準預測空氣品質,並準確研究空汙影響健康的程度,最後再推展到國際間。「空氣污染是普世性問題,惟有建立跨國的空氣盒子監測網,才能即時通報、協力找出對策。因為空氣是流通的,空污不會只發生在某一個國家的天空。」

全文轉載自勞動力發展數位服務平台

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