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以科技因應高齡趨勢:師生共組「世大智科」,運用物聯網及 AI 技術打造長者智慧生活

2019.01.03
合作轉載

2018 年 3 月,台灣超過 65 歲以上的人口達 14.05%,正式邁入「高齡社會」的新時代。在人口老化的趨勢下,根據衛生福利部的統計,為了照顧高齡家人,照護者平均花 9.9 年照護長者,每天照護時間長達 13.6 小時。而台灣有 13.3 萬人因而離職,顯示出長者的照護需求日漸增加之情形。

對此,元智大學機械系教授徐業良率領一群學生成立「世大智科」,推出一系列智慧照護產品,以科技因應高齡趨勢,盼能減輕照護者壓力、並提升長者的生活品質。

文:社企流

最資深的新創公司: 15 年校內研究中心轉型創業

世大智科的緣起,得從 2003 年開始談起。當時,徐業良投身老人福祉科技(Gerontechnology)領域,在元智大學內成立「老人福祉科技研究中心」,以造福高齡者為核心,致力開發科技產品,成為國內的先驅。

2016 年,在經濟部「產學研價值創造計畫」的協助下,老人福祉科技研究中心與寢具用品公司「世大化成」合作,由世大化成持股 10%,共同成立「世大智科」(G-Tech)。3 者的分工為:老人福祉科技研究中心負責中上游的技術研發和人才培育;世大化成進行硬體生產和百貨通路的銷售;而世大智科則進行產品開發和電商通路的銷售。

身為一間「最資深的新創公司」,世大智科成功研發出貼近長者與照護者需求的生活智能產品。無論是能顯示長者躺臥或起身狀態的「安心臥」床墊、或是顯示長者定位且可擴充成遊戲玩具的「天才巧拼」,都大幅減輕第一線照護者的照護壓力,提升長者的生活品質。

這些平易近人好操作的產品背後,運用的是當今最先進的技術——「物聯網」(Internet of Things,簡稱 IoT)以及「人工智慧」(Artificial Intelligence,簡稱 AI)。

以使用者經驗出發,打造生活智慧照護產品

走進產品的展示間,映入眼簾的是一張單人床,床上放置著「安心臥」床墊。徐業良表示,此床墊是跨領域產學合作團隊代表作,為世大化成原有的產品「Imager 37 易眠床」改良研發而成。

其特殊的溫感釋壓泡綿可分散身體接觸的壓力點、減少使用者褥瘡發生的機率;一旁的電視螢幕上顯示著使用者的臥離床狀態,供照護人員觀察。如照護者可藉由監測介面得知長者起身或坐在床緣,這時屬於跌倒風險高的時刻,照護人員便可立即前往關心。

安心臥床墊背後運用的是物聯網和人工智慧的機器學習(註一)兩大技術。一張床墊底下,安裝了 30 個感測器,使用者躺下時將觸發不同區域的感測器。

為了使床墊能夠判讀使用者的躺臥狀態,團隊邀請不同身高體型的受測者躺臥在床墊上,將感測器所搜集的數據資料送進機器學習軟體裡,指示其數據所對應的躺臥狀態。機器學習軟體便將數據做分類,形成新的模型,產出演算結果。團隊再將演算結果寫成程式,放入晶片中。

當有新的使用者躺臥,觸發新的感測器時,床墊便能判讀使用者的狀態。接著,床墊便將該資訊傳送給監測系統,照護人員便能隨時了解長者的躺臥狀態。

在一旁的櫃子上,則放置著應用物聯網技術的雙向呼叫器「天才呼叫」。外型簡單大方,類似貼合手掌形狀的電腦滑鼠,上方有個直徑約 4 公分的圓形按鈕。

當長者有需要時,不需要離床,只要按下按鈕,便會傳送需求至照護者的手機。照護者便能點選「晚點到」或是「馬上到」即時回應長者的呼叫。若為前者,長者的呼叫器便會轉為紅色,若為後者,呼叫器便會轉為綠色。而呼叫器也可作為彩色夜燈,和室內其他物聯網產品連動。

而單人床四周鋪著木質紋路的「天才巧拼」,同樣裝有感測器,提供室內定位、活動力監測、跌倒偵測等功能,當長者不小心跌倒在地,巧拼便會傳送通知,讓照護人員在最快的時間內發現並處理。

近年,醫療領域研究者發現失智症患者,使用不以娛樂為目的「嚴肅遊戲」(註二)做復健後,具有相當的成效。因此,世大智科便延伸天才巧拼的用途,將之連接上控制器、app  與電視螢幕,成為結合運動與認知遊戲。

目前團隊設計了幾款遊戲,例如訓練記憶的翻牌遊戲、訓練計算的數學遊戲,以及由打地鼠概念出發,富有台式風情的打蟑螂遊戲等等。同時,團隊也嘗試將華碩的機器人 Zenbo 加入遊戲中,當長者完成遊戲時,Zenbo 便會鼓勵長者,提供多感官的刺激。

世大智科利用感測器及物聯網技術,讓床墊、巧拼等居家用品變身智慧產品,用以感測長者的健康及安全狀態,此舉比起裝設監視器,更能使長者感到安心及舒適。徐業良表示團隊設計產品的黃金守則為:在盡量不改變長者生活習慣的前提下,將熟悉的家居用品轉換成物聯網產品,為長者帶來更便利舒適的生活。

如今,這些產品皆取得專利或認證,並獲得多項獎項肯定,更於 2017 香港樂齡科技博覽暨高峰會及 2018 美國國際消費性電子展等國際展覽中亮相;現已有數家醫院及療養機構使用世大智科的產品。

徐業良接著說明道:「我總是告訴學生,我們是一群設計者(designer),不只是工程師(engineer)。」這樣的思維來自於徐業良在史丹佛大學攻讀機械系設計組博班時的設計思考(Design Thinking)的訓練。因此,徐業良在帶領團隊時,總是將實際的使用者體驗作為每次產品更進步的依據。

克服從實驗室到醫院的種種困難,為長者帶來便利生活

在實驗室完成後,進到醫療院所或是一般家庭中使用,又是另一個挑戰的開始。譬如在使用天才呼叫之前,得先連上無線路由器(AP)。即便團隊已盡可能將步驟說明得簡單清晰,許多使用者仍未好好連路由器。這個步驟未設置好,後續的功能便無法發揮。

為此,團隊預計在下一版本的使用手冊中加強說明此步驟的目的,讓使用者明白其重要性,提升天才呼叫的使用順暢度。又例如安心臥,目前也遇到一個新的改良需求——病人出院後,醫療器材皆需要徹底清潔,但消毒水卻會造成感測器損毀,因此團隊將針對安心臥材質進行改良。

在資金方面,世大智科極力爭取政府的補助作為資源的後盾。在早期階段,老人福祉科技研究中心以學術單位的身份,每年爭取 2 至 3 個科技部的研究補助;另一個資金來源則為經濟部,如「產學研價值創造計畫」和「智慧城鄉生活應用發展計畫」等。

徐業良表示,這兩方的補助計畫性質與方向皆不同,科技部是研究導向、經濟部則鼓勵產業化。產學研創價計畫鼓勵學術單位與民間公司合作,世大智科便是在這樣的機緣下成立。

而智慧城鄉生活應用發展計畫為世大智科技近期爭取到的計畫,內容是協助桃園榮民之家將一層樓設置為智慧照護場域。在政府資源的協助下,讓世大智科一步步發展至今。

如今,世大智科長期的付出終於有了成果,各項產品目前分別被亞東醫院、台北榮總、朱崙老人公寓等醫護院所採用。且根據近期亞東醫院的統計,使用安心臥床墊後褥瘡發生率降低許多;天才巧拼組成互動遊戲組後,也獲得桃園榮民之家職能治療師的喜愛,且回饋許多建議給團隊做未來的改良參考,形成良性的循環。

汲取創業經驗,淬煉 3 項人才培育重點

包含徐業良在內,世大智科共有 9 位共同創辦人,其他 8 位過去都是徐業良的學生,他們一起研發產品、參展以及銷售。

這批學生年僅 25 、 26 歲,便有豐富實戰經驗,也不畫地自限,無論是硬體、app、韌體(註三)、電路板、做展覽時的展板、影片剪輯都是自己做的。其中一位學生更捨棄知名科技公司高薪的研發替代役機會,只為了繼續和團隊一起將學生時代的心血完成,這一切都令徐業良驕傲不已。

面對「老師」到「老闆」角色的轉換,徐業良坦承道:「我現在在一個陌生的領域。過去以老師的角度出發時,會考慮實驗的嚴謹度、成果能否登上學術期刊;如今老闆的思維則是重視產品能不能生產、成本是多少以及如何獲利。創業能讓自己接觸新的領域、並有更多突破,這樣很好玩。」

目前,公司尚在轉型的過渡期,銷售佔收入比不高,需接政府或民間專案增加收入,導致成員需一人分飾多角。面對這樣的挑戰,會不會有壓力?共同創辦人暨韌體經理蔡森裕答道:「很好玩啊!」而同樣的 3 個字不久前才從徐業良口中吐出。

有了這次的創業經驗,徐業良在課堂中培訓學生時更加看重 3 大重點:提升跨領域整合能力、降低學用落差,以及落實以使用者需求為出發的設計思考。無論是機械系與藝術與設計系一起合作開設的「創新產品開發學程」碩士班、或是大學部開設的入門工作坊及學程,徐業良都相當強調以上 3 點。

此外,徐業良也鼓勵學生參加各項創業競賽、多修一些業師的課程,利用各種機會磨練實戰力。

展望世大智科的未來,徐業良相當樂觀,認為老人福祉科技在未來應用將會越來越廣泛。團隊在技術面會不斷更新,以跟上最新的技術;產品方面則預計延伸至失智症領域,希望服務更多受失智症所苦的長者。

「我現在 55 歲,已經在元智大學服務第 27 年了,我還要在這裡(世大智科)做 25 年!」遙想屆時 80 歲的徐業良,會不會也在使用自家的生活智能產品?或跟著自家研發的機器人組隊打鬥牛?又或者出現比物聯網更新穎的科技技術?只有時間能見證這一切了。

註一:機器學習(Machine learning),屬於人工智慧的一部分,意即讓機器(電腦)像人類一樣具有學習與判斷的能力。

註二:嚴肅遊戲,又稱為功能遊戲(Applied game),意指將數位遊戲應用於其他專業領域,如醫療保健、防衛、教育、應急管理、都市計畫等的電子遊戲。

註三:韌體(Firmware),是介於硬體和軟體之間的一種程式指令或資料。

全文轉載自勞動力發展數位服務平台

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