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自己的環境自己救 研究室外的一場公民科學行動: 空氣盒子 陳伶志

2020-03-30

面對未來世界的必修課<5>

1.開源與共創的合眾力。
2. 妥善運用科技,運用在對的事物上。
3.保持好奇心,並且勇於提出新的問題,並追求正確的解答。

「面對未來世界的共同必修課」系列報導

拜訪中央研究院(簡稱中研院)之前,對於臺灣學術研究的最高殿堂,不免抱有許多天馬行空的想像,戒備森嚴的純白色實驗室中,穿著袍子的研究人員忙進忙出的畫面浮現腦海中。在艷陽高照的午後到訪中研院,廣大的院區以「數理科學」、「生命科學」、「人文社會科學」三大領域劃分出區塊,陽光灑落林蔭大道,研究人員在身旁穿梭,充滿活力的氛圍令人回想起校園時光,也一掃先前對研究院的神秘猜想。

因為在乎所以付出 一場由下而上的參與式公民科學行動

在成排的紅磚建築中,抵達資訊科學研究所,前來迎接的是研究員陳伶志博士,也是「空氣盒子」計畫背後的主要推手。

空氣污染是現代每個人都無法忽視的嚴重環境問題,人類每分每秒賴以維生的空氣,成為危害人體健康的潛在因子,其中又以PM2.5細懸浮微粒影響人體最為劇烈。也因此空氣品質監測成為日常天氣預報的重要一部分,出門前除了看天氣決定穿著、攜帶雨具、進行防曬,還得依據空氣品質決定是否戴上口罩、甚至避免外出。

2013年,以自身長期聚焦的「參與式感測系統」領域出發,陳伶志與團隊投入空氣感測研究計畫,監測空氣中不同氣體之數據變化,有感於自己孩子的氣喘問題,進一步將研究目標收斂聚焦於空氣中PM2.5之即時微型監測,期望能透過研究為大眾生活的空氣品質把關。參與式感測的主要精神,即是透過群眾參與,進行大量數據資料的收集與分析,空氣盒子計畫的第一步,即是建構出「低成本」又具有「準確性」的感測設備。歷經兩年多來的無數的挫折與修正測試,終於研發出品質穩定的微型空氣感測器,下一步,則需要找到願意參與計畫的群眾。

空氣盒子安裝情況。(圖 / 陳伶志提供)

正當煩惱計畫參與者數量不如預期,陳伶志遇見了空氣盒子重要的推廣夥伴—LASS,LASS(Location Aware Sensing System)為一套「環境感測器網路系統」,由人稱「哈爸」的許武龍所創立,背後則由一群擁有豐富經驗的創客社群所支持著。對參與式感測、開放資料(Open Data)、開源(Open Sourse)精神的有志一同,使陳伶志與LASS社群一拍即合,2015年雙方共同合作,以全台各地Maker Space為據點,更在創客網站推出「全臺灣第一個創客套件包」,號召各地創客參與空氣盒子的實作與架設。受到來自各地創客的積極響應,空氣盒子的裝設得以在短時間內遍佈全臺。陳伶志觀察,LASS社群的感染力讓每位參與者有了歸屬感與成就感,同時也因為空氣品質是大家共同關注的議題,計畫就這樣串聯了起來。

有了基礎的規模之後,適逢臺北市政府推行智慧城市政策,民間廠商主動提案,與教育局合作從「環境教育」與「創客教育」角度切入,贊助全臺北市中小學校園裝設空氣盒子,在其他企業的共同響應之下,更進一步擴展至全臺六都中小學校園,由中央推行的前瞻計畫也導入空氣盒子,進行「空氣品質物聯網」的建置,空氣盒子自此在全臺遍地開花,立基於「參與式感測」、「開放資料」之共創精神,成為了一場由民間公民發起,向上影響至企業、政府的參與式公民科學行動。

2019年LASS年會。(圖 / 陳伶志提供)

小設備大數據 看見參與式感測背後的智慧生活運用

然而一路走來,空氣盒子面對到最大的質疑,在於相較環保署專業測站,其檢測數據結果的準確性。

陳伶志分析,由於現有環保署空氣測站分佈密度有限,空氣盒子由於設備體積小、價格低廉,能夠深入民眾生活場域擔任「微型測站」角色,此外,專業測站數據來自於每小時一筆之平均值資料,空氣盒子數據來自於五分鐘一筆的即時採樣,相較之下更能夠反應當下周遭環境空氣品質之變化,「像是附近有人燒香拜拜、室內有人點蚊香、境外汙染緩緩靠近等狀況,都能夠直接反應在空氣盒子檢測的數據變化上,即便數據沒有專業測站嚴謹準確,已符合大多數民眾生活自主防護應變之需求。」

陳伶志拿出手機,秀出空氣盒子Line Bot(Line聊天機器人)的操作介面,「現在只要透過Line就可以隨時了解當下空品資訊,還可以訂閱地點、設定鬧鐘提醒功能,像我就設定在早上小孩上學前、下午放學前收到空品數據通知,提醒我要不要幫小孩戴上口罩。」透過與智慧行動裝置使用習慣的整合,空氣盒子得以進入使用者日常,為生活品質把關。

空氣盒子遍佈全臺。(數據截自空氣盒子官網)
空氣盒子網站數據呈現。(數據截自空氣盒子官網)
即時空品數據呈現。(數據截自空氣盒子官網)

除了日常空氣品質之追蹤運用,透過參與式感測所收集之大量數據,同時具有進一步分析運用之價值。陳伶志舉例,觀察異常升高之數據變化模式,能夠預測數小時後境外空氣污染的來襲,進而提早作出預防措施;也能夠與環保單位之智慧稽查機制連動,突襲稽查非法排放廢氣之業者;甚至有機會發展「最佳空品導航」,引導機車或著單車騎士選擇空氣品質相對較佳的行車路線。「如果再將視野放得更遠一點,未來像是商場、電影院、車站、辦公室、車廂內等室內空氣品質的相關運用,發展性與商業價值都非常具有潛力。」

看見空氣盒子的價值與潛力,現階段全球已有58個國家與中研院進行合作推廣,其中又與美國、德國、日本、韓國、泰國、馬來西亞、新加坡等國密切合作,發展國際性研究串聯也是未來可能的選項。

在學術理論與現實應用間 追尋研究的實質影響力

從空氣盒子的案例中,能夠窺見陳伶志長久以來的研究態度:「不為了開發而開發,在學術理論與現實應用間,追尋研究的實質影響力。」

回顧陳伶志過往主導的主要研究計畫:登山客搜救系統、公車舒適度評量app、空氣盒子,主要皆以生活實際應用面向切入,試著讓研究成果在生活中被廣泛運用。「很多時候我們會為了要呈現某個很酷炫的技術而勉強去做應用,但大多時候與使用者需求離的很遠,使用者不在乎某個技術很棒,他們在乎的是這個東西方不方便、實不實用。」

這樣子的體會,一大部分也來自於過去研究推廣的親身經驗,以「公車舒適度評量app」為例,其原理為透過手機作為感測裝置,藉以評測車輛行駛過程中的舒適度,作為業者改善駕駛品質、乘客挑選優質駕駛之參考,推出後雖一度吸引廣大公車族的響應,然而感測功能伴隨而來的龐大耗電量,與大眾使用手機的需求背道而馳,計畫終究以失敗收場。參考了過去的寶貴經驗,空氣盒子推出後不僅符合大眾切身需求,也透過共創參與的方式得到持續性的成效。

用科技拯救環境 先從教育與覺察開始

空氣盒子計畫的發起源頭,以對環境的覺察與對孩子健康的關懷為出發,其推動過程與成果,同時也是環境教育與創客教育的絕佳素材。

陳伶志以曾經合作過的親子共學團課程為案例,透過設備的安裝實作、每日檢測維護工作養成,能夠養成孩子對日常生活環境的覺察,體會科技能在現實生活帶來的影響,進而關注背後所連結的更大的議題。以現階段全臺六都校園皆配備空氣盒子的條件為基礎,陳伶志期待未來能有相關正式教材的出現,使其成為日常校園學習的一部分。

在此同時,科技教育也是眾人關注的部分, AI人工智慧、5G行動通訊、物聯網技術的蓬勃發展,讓眾人對智慧生活的樣貌有了更寬廣的想像。陳伶志認為,程式設計納入教育課綱後,除了培養孩子基本的程式設計知識與能力外,更必須讓孩子了解到程式、資訊、科技能夠帶來的影響力。同時網路的普及化也使得知識、資源的取得更為方便快速,教導孩子如何運用科技提升學習效率、如何找尋資源、將資源運用在對的事物上反而更為重要。

保持好奇心 勇於提問 做一個創新的開拓者

身為研究員,陳伶志喜歡定義新的問題、挑戰新的事物,即便過程相對艱辛,但是解決問題、追求解答的過程中所獲得的經驗與成果卻更為珍貴。從求學時期開始,陳伶志即養成勇於追求「正確答案」的精神,「有一次考試的時候,某一道選擇題並沒有正確的解答,抱著最後會送分的心態,大多數人會選擇隨便猜一個,但是我就在上面寫了個『0』,代表沒有正確答案,最後那一題真的送分了,沒想到的是我與幾個寫0的同學還因此被加分。」這次經驗令陳伶志印象深刻,也讓他日後時常鼓勵學生、後輩勇敢追尋正確的事物。

身為兩個孩子的父親,除了將追求正確事物的精神傳遞給孩子,陳伶志也期望孩子在學習的道路上永遠保持好奇心,並且勇於提出問題與解答,「我很喜歡跟小孩天馬行空的亂聊天,在這過程中激發出他們一些好的創意或想法,我覺得大家都變得不太敢做夢了,所以做研究的時候我常常強迫夥伴跟我一起『練痟話』(註1),在這個過程中Brainstorming,找出一些意想不到的好點子。」

註1:臺語,音讀「liān-siáu-uē」,意指胡說八道、隨便亂說話。

日常相處中,陳伶志則喜歡與孩子一起探索各式各樣不同的事物,從摺紙飛機、下棋、數獨、繪畫、甚至無人機的操作體驗,試著在多元的嘗試經驗中打破框架,引導孩子從中得到成就感,並延伸連結至自己感興趣的事物。「但是他們目前最愛的還是Pokemon(寶可夢)啦。」關於成績,陳伶志則只要求孩子發揮自己的實力,能夠對自己的付出負責。

在大多數人選擇追求「標準答案」的世界中,陳伶志期許孩子成為一個創新的開拓者,如同自身長久以來的研究精神,堅定而勇於前進。

陳伶志給孩子的話

陳伶志推薦書籍

身為研究員,閱讀的都是最新的科學研究報告或技術發表等資訊,針對孩子們,則推薦閱讀這幾本有趣又有料的科普書籍,我自己的孩子也都非常喜歡:

1.《科學少年》雜誌
2. 特色動物圖鑑系列
《我跟地球掰掰了:超有事滅絕動物圖鑑》
《雖然長歪了 沒關係動物圖鑑》
《有怪癖的動物超棒的!圖鑑》

info
空氣盒子官網
LASS環境感測器網路系統

面對未來世界的共同必修課」系列報導

圖 / 白騏瑋
文 / 白騏瑋