台灣

門口香雞排開張時,會讓你家的空氣紫爆嗎?

點一下,就可以看到環境狀態在地圖上顯示出來,可選各種資料,在大範圍的地區……


3D列印版的空氣盒子。
3D列印版的空氣盒子。攝:蕭慧瑩/端傳媒

黃橘粉紫,不規則色塊在液晶顯示器上密密織成一張網。「這不是毒氣城,什麼是毒氣城?」台中市原鄉文化協會總幹事江慶洲嘆了口氣,將畫面轉成圖檔,上傳LASS(Location Aware Sensing System,環境感測網絡系統)社群,加上簡短註解:又是一個紫爆台中夜。

換一個場景:台灣彰化縣政府日前以空氣污染為由, 要求「台灣化學纖維股份有限公司」彰化廠停爐。關廠後幾天,報紙大大的標題:「台化停爐10天,彰化依舊紫爆。」

紫爆

「紫爆」是空氣品質術語,指空氣中PM2.5細懸浮微粒濃度在每立方公尺71微克以上,是最糟的等級。目前空氣盒子地圖判讀是參考環保署的標準,詳細說明如附網址(http://taqm.epa.gov.tw/taqm/tw/fpmi.htm)。

如果你家住彰化,又剛好住在台化附近,看到這樣的消息豈能不耽心?這時你可以選擇連上「空氣盒子」的地圖,找到離台化最近的監測站「彰化師範大學」,18日下午2點50分,你會看到PM2.5(細懸浮微粒)的指數是57,剛跨入「紅色警戒」;另一個接近的地點,三竹路,PM2.5的指數46,好一些些,似乎沒有報紙寫得那麼誇張。

穹頂之下的創客

提供這些空氣品質監測服務的不是政府,而是一群意識到自己生活在「穹頂之下」的創客。他們逐漸發現:活在台灣,民眾向來以自己的身體來「實測」空氣品質。空污,不只是環保議題,而是國安問題。

你可能會說,環保署已經在全國設了76站空氣品質監測站,提供PM2.5與大氣背景濃度數值,許多人平日外出也會參照這些測站指標,再設站甚至建制一套系統的意義在哪裏?

「空氣盒子計畫」由中央研究院資訊研究所副研究員陳伶志共同發起、以LASS網絡社群開放精神為核心概念。官方數值,距離實際空氣品質似乎還是有點遠;這群創客關懷聚焦於「現在吸入的這口空氣」,強調在生活中導入參與式的環境感測,人人都能成為公民科學家,即時掌握周遭空氣品質。

以18日下午3點20分的台中市為例:環保署忠明測站PM2.5數值52,西屯測站56;但打開空氣盒子的地圖,台中市幾十個測站中,各別局部地區從綠到紅,跨度極大。空氣最好的是逢甲大學和民俗公園。有趣的是,糟到進入紫色等級的測站,反而在郊區的太平區農會附近,什麼原因,就只能問當地人了。

這樣實時反映小區域空氣品質的特性,正好符合江慶洲和自己參加的台中地區親子共學團成員的需要。以往孩子呼吸發出「咻咻」聲或是喘不過氣,家長只知道又要上醫院。現在,動動手指,在行動載具上載入即時監測地圖,就能一覽大範圍地區和小範圍測點的即時的環境狀態,進而找出原因,必要時加以預防。

江慶洲轉述,近期就有一名剛加入空氣盒子計畫的年輕媽媽,常拿着行動載具給先生看。由於自家就是安裝空氣盒子的測點,只要先生一抽菸,即時監測畫面就顯示為紫爆,「你自己看看啊,要不要繼續抽菸?」這名父親啞口無言,雖然無法立刻戒菸,但此後只要控制不住菸癮,一定離家前往空曠區域。

空氣盒子計畫的初衷,不只來自一位「科學家」或「創客」,更多是來自一位「父親」。

兩年前,陳伶志發現年僅兩歲的兒子常會咳嗽,且呼吸常有雜音,原以為只是霾害造成的過敏,後來被診斷出患有幼兒黴漿菌肺炎(非典型性肺炎),接着又被確診為氣喘。

「台北小孩,哪個沒有過敏?」醫生這樣告訴陳伶志夫婦,卻無法減緩陳伶志對空氣危害幼子的憂心。看着幼子因氣喘多次進出醫院,「我很害怕,這(氣喘)會跟着他一輩子。」

陳伶志的主要研究領域是「網絡感測系統」與「參與式城市感測系統」。致力於整合理論與實務的他,始終相信學術成果應該用來解決人們生活中的問題。「如果守在學術研究,我寫paper就可以了。可是,如果想讓論文有社會影響力,我知道那是不夠的,」他回憶,從學術跨到實務應用的最大轉折點,就是當他決定跨出學術圈的那一刻,「我想去做實際去解決問題的人。」

陳伶志形容:與LASS社群開始合作關係後,產生意想不到的「化學變化」:空氣感測服務,意外成了LASS創辦人「哈爸」學習創客運動的副產品。

這不是陳伶志第一次提出參與式裝置構想。

2010年,他所領導的中研院資訊科學所團隊,就開發出公車舒適度評測App,透過手機內建加速度感測器,量測公車的加速度變化,進一步紀錄煞車急煞等行使狀況、綜合評測公車業者舒適度。

這項App獲得2011年「App Star高手爭霸戰」社會組首獎,這是台北市政府主辦的一項公開資訊創新應用獎。這個App下載次數更是短期之內衝破5000。但,除了被評測為冠軍的公車業者喜上眉梢,其他不是第一名的人,統統不開心。

公車業者針對系統準確度與可信度質疑,公務單位對於導入新技術進入既有評量機制產生遲疑。因此,即使經過許多次會議討論以及說明,這項服務始終叫好不叫座;隨着時間流逝,系統終究無法黏住使用者。

這給陳伶志帶來寶貴的一課。埋首於學術領域已久的他,發現推廣服務最重要的元素是誘因。換言之,應該聚焦的是:「如何鼓舞人去使用你提供的服務?」

同時,陳伶志學到另一課:布建參與式感測,不宜使用手機。除了手機耗電量高,也可能因載具處於晃動環境,而遭外界質疑感測值有誤差。

整合這些經驗,他與中研院研究團隊於2013年提出「參與式感測」構想,目標是製造低成本空氣感測裝置,招募志願者參與感測,透過收集大量資料,進行時空資料分析。

陳伶志野心勃勃,然而,計畫一上路就遇到瓶頸,「我在中研院大喊群眾外包,沒人理我啊,」他笑着說。

首先,第一代的低成本裝置,屢屢碰到精準度不足的問題;其次,由於誘因不足,只能動員親朋好友和學生。最關鍵的問題是,這項研究需要長期合作的測試者,同意在家中裝設感應器;但由於動員不足,資料不夠多,什麼分析都做不了。

「如果只做學術研究,全台只要布建20個測點就可以了,可是這離我的夢想還很遠,我想佈滿整個台灣!」2015年9月,陳伶志遇上LASS社群。當時,他終日苦惱着感應器測點數量太少,事情有了轉機。

陳伶志形容:與LASS社群開始合作關係後,產生意想不到的「化學變化」:空氣感測服務,意外成了LASS創辦人「哈爸」學習創客運動的副產品。

「空氣盒子計劃」由中央研究院資訊研究所副研究員陳伶志共同發起、以LASS網路社群開放精神為核心概念,迅速在全台颳起創客風。
「空氣盒子計畫」由中央研究院資訊研究所副研究員陳伶志共同發起、以LASS網絡社群開放精神為核心概念,迅速在全台颳起創客風。攝:蕭慧瑩/端傳媒

LASS結合感測

人稱「哈爸」的許武龍,年僅四十出頭。剛自產業界退休的他,參與完創客嘉年華Maker Faire Taipei,驚覺創客運動即將風起雲湧,對產業帶來巨大的影響。

「我希望藉由親身的參與,體驗這件事是怎麼發生的?能不能被發生?」哈爸說。當時,他花了一個月,自己做了硬體(硬件)、雲端後台、以及使用者資料分析工具,隨後開了LASS臉書粉絲團,開始推廣。

以「LASS結合感測」作為願景,哈爸認為,最有可能實現的方法,就是完全的開源和開放。要讓創客熱潮遍地開花,不可能靠個人以及小團體力量就能發酵,更不能「搞小動作」,例如技巧性地讓使用者無法擷取某些資料。

他比喻,若要讓這個運動長成一顆大樹,就不能給樹苗養分不夠的土壤。此時,遇上來自中研院的陳伶志,對LASS來說,就像是遇上一塊「很肥沃的土壤」。很快地,他們發出第一代硬體套件包,去年底,開始全台試點。

「然後一切就像雲霄飛車一樣,」陳伶志細數着加速進行的創客運動:今年2月,系統資料介接上g0V網站,流量因此大增。今年3月,台北市長柯文哲宣布發表空氣盒子計畫;8月,新北市長朱立倫代表新北市接受產業界捐贈空氣盒子與APP。9月,陳伶志受邀前往泰國演講,準備串連東南亞各國,一起進行PM2.5的跨國合作觀測。

創客在網絡上協助彼此解決問題,有些人得到成就感後,就離開系統。有些網友在一年半載後偶然碰面,才知道,啊,原來你就是那位想盡辦法幫我解決問題的人。

「Maker們要的是『完成的成就感』;使用者們則是要『有感』,才會留在系統當中,」陳伶志觀察,自造時代,創客們要的成就感不來自薪資,而是「從無到有」乃至於解決問題的整個過程。空氣盒子計畫,恰恰提供了這些創客們,長期以來所追求的成就感。

從購買板子、感測器,到拉線組裝、寫程式,再到最後將軟硬體(軟硬件)整合,全都自己來。創客寫好程式後,很快完成感測器的組裝,先前有人怕被員警懷疑這是炸彈,就有創客表示自己有3D印表機,協助設計並列印出第一版的空氣盒子外殼,讓第一批測試者放在家戶,安心使用。

新台幣幾百塊的感測器具,當然跟環保署的幾百萬器具不能比。但,只要民間測站數據具備一定程度的準確性,加上量測數值具有一致性,透過大數據分析,資料所呈現的污染變化趨勢,就具有參考價值。

「你可以去對照,初一十五媽祖出巡(空氣)是不是比較髒?你家門口香雞排傍晚開張的時候,空氣是不是比較髒?」推動空氣感測的另一個成功要素,陳伶志歸功於社會氛圍。

LASS社團中,常有類似討論:某地空氣品質達警戒指標,今天吹什麼風向?哪個廠又運作異常?為何某地的空氣,老是顯示為紫爆?

「LASS is yours,」哈爸觀察,LASS不屬於個人,而是屬於所有人。這群熱情的參與者,年齡大多超過30歲,多半有家庭、已經結婚生子。近年,PM 2.5議題凝聚各方關注,創客們持續投入,「拼」出一個較顯著的成果。

這項感測應用的標準,與環保署提供的PM2.5指標相同。只不過,空氣盒子在推廣之初,不斷遭外界挑戰:這資料,到底準不準?

「兩者的測量工具、方法和目的都不相同,直接拿來相比較,其實是不洽當的,」陳伶志強調,環保署測站測量的是「大氣均勻混合後的濃度」,通常在距地10公尺左右的空曠處進行測量,而民間測站所測量的,是生活區域的瞬間濃度。

嚴謹,是陳伶志推動公民科學時,持續努力的方向。

他常對人不厭其煩地解釋,新台幣幾百塊的感測器具,當然跟環保署的幾百萬器具不能比。但,只要民間測站數據具備一定程度的準確性,加上量測數值具有一致性,透過大數據分析,資料所呈現的污染變化趨勢,就具有參考價值。

事實上,根據實測結果,空氣盒子與環保署儀器所測得的誤差值,平均在正負5 ug/m3(每立方米5微克)之內,「我們要學的,是和稍微有一點不準的data共存,設法從這些數據之中,找出一些價值,」陳伶志說。

「很多事情都很不容易,去年有些政府單位跟我說,這東西的感測值是不可信賴的、不準確的,還遇過一些人跟我說,這不可能,不可能,不可能,」哈爸也強調,要做的是普羅百姓「人人能用的東西」。換句話說,比起「科學研究」強調的準確性,他們更在乎使用者情境,以及對使用者有感的訊息。

上網開啟LASS空氣盒子地圖,將系統介接上空汙觀測網,即能透過地圖視覺化的呈現方式,即時掌握空汙動態追蹤。
上網開啟LASS空氣盒子地圖,將系統介接上空污觀測網,即能透過地圖視覺化的呈現方式,即時掌握空污動態追蹤。攝:蕭慧瑩/端傳媒

令人有感的數據

發掘令人「有感」的數據,就是正在發生的事。如今,創客們若發現監測數值異常,不管認識不認識,先通報再說。

幾個月前,陳伶志就在地圖上發現綠島唯一的監測站,測點數值首度呈紅色,直逼紫爆。「怎麼回事?」他立刻發訊息給綠島國中教導主任蔡章弘。

蔡章弘當時人在國外,打開電腦一看,遠端通報地圖上的綠島,持續紅色警戒。透過通訊軟體(軟件),他聯繫上留守校內的替代役男,問他空氣品質是不是很糟?校園周邊是否有人焚燒廢棄物或稻草?空氣盒子運作是否異常?替代役男一頭霧水,回報一切運作正常。

「啊,我剛才點了蚊香!」幾分鐘後,替代役男回報,不過是點了十分鐘蚊香,就造成室內PM2.5指數超標。他驚訝的發現,蚊香點燃後,生成的PM2.5濃度竟然高得嚇人,再也不敢在室內點蚊香。

令蔡章弘意外的是,對環保議題興趣缺缺的青少年,竟然因為校方導入空氣盒子系統,關心起空氣來。

例如,環保署發出公文,要求校園等公眾場所應定期更新PM2.5燈號指數。綠島國中的做法是,每天在教務處外張貼色紙,代表燈號。但顯然,學生對一張張色紙完全沒興趣,換作3C資訊產品,效果大不同。

這些國中生常盯着即時通報地圖,只要見到綠島測站數值有異,不時詢問:「老師,今天附近是不是有人在燒東西?」看見老是亮着黃燈和紅燈的縣市,學生也不解,為什麼那幾個縣市的空氣,老是這麼糟?

在「智慧城市」成為全台城市競爭重要指標的今天,陳伶志想像的未來是:空氣盒子地圖結合物聯網,污染指數到達一定程度,系統就適時替民眾開啟家中的空氣清淨機。甚至,這份資料能應用於校園環境教育、提供污染源追蹤……。

來自產業界的哈爸,很有效率的設立目標,下一個一年,截至明年七月底,目標要讓空氣盒子測點,廣布全球 60%的國家。經過初步估算,需要至少拓展120個國外測站。

回到陳伶志的核心關懷,這份資料視覺化服務普及後,他還是時常問自己,「我們要的到底是什麼?」

「我們經營的不是一個產品,不是一個系統,而是一個生態圈,」這是他的答案。

從量化數字上來看,論規模,空氣盒子從1個據點快速成長到破千;論分布,從台灣散布到亞洲,再到全世界。另就參與者背景而言,早從學術圈擴及到社群,再擴及到產業,最後到政府。如同LASS臉書粉絲頁的介紹:「點一下,就可以看到環境狀態在地圖上顯示出來,可選各種資料,在大範圍的地區……,難道真的是夢?五年前是,但在自造者時代,這不是夢。」

創客們美夢成真,但他們的企圖心不止於此。

目前,LASS在台灣有1000多個測點,海外也有將近20個測點,這些海外據點不僅分布於日本、韓國、東南亞等鄰近國家與地區,連阿布達比都有測站!對這群創客來說,這只是開始,更重要的是挖掘資料能呈現的訊息,帶給大家更多實質的貢獻。

例如,在LASS成立一年之際,他們決心推廣LASS國際化。這個行動正在推進中,10月19日,陳伶志興奮地在社團宣布,LASS在非洲上線了;一名網友藉探親之便,將空氣盒子安裝在聖多美普林西比。

同時,來自產業界的哈爸,很有效率的設立目標,下一個一年,截至明年七月底,目標要讓空氣盒子測點,廣布全球 60%的國家。經過初步估算,需要至少拓展120個國外測站。

這樣的夢想,會不會太狂?

近期,對於未來充滿想像的哈爸,就在LASS粉絲團中寫道:「哈爸不知道怎麼做,但是目標總是要是設立的,想辦法去做到——這不就是Maker的精神?」或許,放膽去做原本以為做不到的事,就是創客們替這股運動寫下的註腳。

註:如果看本文,有意加入計畫,讓自己家成為測站,可以參考詳細的加入說明


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