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資料視覺化(data visualization)對人口普查的意義

鄭國威 Portnoy_96
・2010/12/16 ・673字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 537 ・八年級

最近台灣又要展開十年一度的人口普查,同時間,中國,世界上人口最多的國家,也準備要開始人口普查,據說要花上幾百億人民幣才能完成這個大工程。然而人口普查到底為何如此重要呢?簡單來說,這是為了讓執政者跟立法者能夠從結構的角度來了解國家未來的方向,像是青壯年人口的比例、老年人口的增加、學歷分佈、國內遷移跟居住的情形、族群分佈的情形等等,都是施政很重要的依據。一般公民也可以依照這些開放資料來判斷一些政策是否恰當。

然而即使調查了資料,對於懶惰的政治人物或是根本沒在關心的大多數人而言,這些數字都無法立即變成知識跟行動依據。這時候將資料視覺化能夠讓我們很快速地看出一些棉棉角角。紐約時報推出的「Mapping America-Every City Every Block」就是一個經典示範。

族群界線非常清楚的紐約

透過這個互動式美國人口資料地圖,很容易看出每個地方的族群特色,例如切換到亞裔人口地圖之後,一眼就看出亞裔人口密集度最高的地方就在加州中西部靠海的三個郡:Alameda、Santa Clara、以及San Mateo。

此外,透過這個地圖,你還可以一目了然地知道美國哪裡是有錢人聚集地、哪裡是窮社區、住房的情形、甚至每個街區的居民教育程度。或許有人會批評把這些資訊都攤開來會讓貧富、種族等隔閡更大,因為不同的人們更能避開彼此。但我認為誠實揭露現況,其實更能給施政者壓力,讓他們著手改變現況。

要整理那麼多資料,想必花了地圖製作者不少工夫。期待台灣的人口普查完成後,政府也能夠釋出規格化的資料,而也有媒體能夠花點時間從這資料的大海中將意義重新串聯起來。

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鄭國威 Portnoy_96
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是那種小時候很喜歡看科學讀物,以為自己會成為科學家,但是長大之後因為數理太爛,所以早早放棄科學夢的無數人其中之一。怎知長大後竟然因為諸般因由而重拾科學,與夥伴共同創立泛科學。現為泛科知識公司的知識長。

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快!還要更快!讓國家級地震警報更好用的「都會區強震預警精進計畫」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/01/21 ・2584字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 交通部中央氣象署 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

從地震儀感應到地震的震動,到我們的手機響起國家級警報,大約需要多少時間?

臺灣從 1991 年開始大量增建地震測站;1999 年臺灣爆發了 921 大地震,當時的地震速報系統約在震後 102 秒完成地震定位;2014 年正式對公眾推播強震即時警報;到了 2020 年 4 月,隨著技術不斷革新,當時交通部中央氣象局地震測報中心(以下簡稱為地震中心)僅需 10 秒,就可以發出地震預警訊息!

然而,地震中心並未因此而自滿,而是持續擴建地震觀測網,開發新技術。近年來,地震中心執行前瞻基礎建設 2.0「都會區強震預警精進計畫」,預計讓臺灣的地震預警系統邁入下一個新紀元!

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連上網路吧!用建設與技術,換取獲得地震資料的時間

「都會區強震預警精進計畫」起源於「民生公共物聯網數據應用及產業開展計畫」,該計畫致力於跨部會、跨單位合作,由 11 個執行單位共同策畫,致力於優化我國環境與防災治理,並建置資料開放平台。

看到這裡,或許你還沒反應過來地震預警系統跟物聯網(Internet of Things,IoT)有什麼關係,嘿嘿,那可大有關係啦!

當我們將各種實體物品透過網路連結起來,建立彼此與裝置的通訊後,成為了所謂的物聯網。在我國的地震預警系統中,即是透過將地震儀的資料即時傳輸到聯網系統,並進行運算,實現了對地震活動的即時監測和預警。

地震中心在臺灣架設了 700 多個強震監測站,但能夠和地震中心即時連線的,只有其中 500 個,藉由這項計畫,地震中心將致力增加可連線的強震監測站數量,並優化原有強震監測站的聯網品質。

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在地震中心的評估中,可以連線的強震監測站大約可在 113 年時,從原有的 500 個增加至 600 個,並且更新現有監測站的軟體與硬體設備,藉此提升地震預警系統的效能。

由此可知,倘若地震儀沒有了聯網的功能,我們也形同完全失去了地震預警系統的一切。

把地震儀放到井下後,有什麼好處?

除了加強地震儀的聯網功能外,把地震儀「放到地下」,也是提升地震預警系統效能的關鍵做法。

為什麼要把地震儀放到地底下?用日常生活來比喻的話,就像是買屋子時,要選擇鬧中取靜的社區,才不會讓吵雜的環境影響自己在房間聆聽優美的音樂;看星星時,要選擇光害比較不嚴重的山區,才能看清楚一閃又一閃的美麗星空。

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地表有太多、太多的環境雜訊了,因此當地震儀被安裝在地表時,想要從混亂的「噪音」之中找出關鍵的地震波,就像是在搖滾演唱會裡聽電話一樣困難,無論是電腦或研究人員,都需要花費比較多的時間,才能判讀來自地震的波形。

這些環境雜訊都是從哪裡來的?基本上,只要是你想得到的人為震動,對地震儀來說,都有可能是「噪音」!

當地震儀靠近工地或馬路時,一輛輛大卡車框啷、框啷地經過測站,是噪音;大稻埕夏日節放起絢麗的煙火,隨著煙花在天空上一個一個的炸開,也是噪音;台北捷運行經軌道的摩擦與震動,那也是噪音;有好奇的路人經過測站,推了推踢了下測站時,那也是不可忽視的噪音。

因此,井下地震儀(Borehole seismometer)的主要目的,就是盡量讓地震儀「遠離塵囂」,記錄到更清楚、雜訊更少的地震波!​無論是微震、強震,還是來自遠方的地震,井下地震儀都能提供遠比地表地震儀更高品質的訊號。

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地震中心於 2008 年展開建置井下地震儀觀測站的行動,根據不同測站底下的地質條件,​將井下地震儀放置在深達 30~500 公尺的乾井深處。​除了地震儀外,站房內也會備有資料收錄器、網路傳輸設備、不斷電設備與電池,讓測站可以儲存、傳送資料。

既然井下地震儀這麼強大,為什麼無法大規模建造測站呢?簡單來說,這一切可以歸咎於技術和成本問題。

安裝井下地震儀需要鑽井,然而鑽井的深度、難度均會提高時間、技術與金錢成本,因此,即使井下地震儀的訊號再好,若非有國家建設計畫的支援,也難以大量建置。

人口聚集,震災好嚴重?建立「客製化」的地震預警系統!

臺灣人口主要聚集於西半部,然而此區的震源深度較淺,再加上密集的人口與建築,容易造成相當重大的災害。

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許多都會區的建築老舊且密集,當屋齡超過 50 歲時,它很有可能是在沒有耐震規範的背景下建造而成的的,若是超過 25 年左右的房屋,也有可能不符合最新的耐震規範,並未具備現今標準下足夠的耐震能力。 

延伸閱讀:

在地震界有句名言「地震不會殺人,但建築物會」,因此,若建築物的結構不符合地震規範,地震發生時,在同一面積下越密集的老屋,有可能造成越多的傷亡。

因此,對於發生在都會區的直下型地震,預警時間的要求更高,需求也更迫切。

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地震中心著手於人口密集之都會區開發「客製化」的強震預警系統,目標針對都會區直下型淺層地震,可以在「震後 7 秒內」發布地震警報,將地震預警盲區縮小為 25 公里。

111 年起,地震中心已先後完成大臺北地區、桃園市客製化作業模組,並開始上線測試,當前正致力於臺南市的模組,未來的目標為高雄市與臺中市。

永不停歇的防災宣導行動、地震預警技術研發

地震預警系統僅能在地震來臨時警示民眾避難,無法主動保護民眾的生命安全,若人民沒有搭配正確的防震防災觀念,即使地震警報再快,也無法達到有效的防災效果。

因此除了不斷革新地震預警系統的技術,地震中心也積極投入於地震的宣導活動和教育管道,經營 Facebook 粉絲專頁「報地震 – 中央氣象署」、跨部會舉辦《地震島大冒險》特展、《震守家園 — 民生公共物聯網主題展》,讓民眾了解正確的避難行為與應變作為,充分發揮地震警報的效果。

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此外,雖然地震中心預計於 114 年將都會區的預警費時縮減為 7 秒,研發新技術的腳步不會停止;未來,他們將應用 AI 技術,持續強化地震預警系統的效能,降低地震對臺灣人民的威脅程度,保障你我生命財產安全。

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用嘴巴以外的感覺器官「吃」東西是什麼感覺?那些被視覺化的味覺——《秀色可餐》
今周刊出版
・2023/08/04 ・1832字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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用眼睛、耳朵「吃」食物是什麼感覺呢?

進食是一種多重感官的體驗。

雖然我聚焦在顏色與視覺上,但這並不代表視覺是食物產業和消費者唯一重視的感官,也不代表視覺會在食物買賣中完全取代其他感官。

聲音、氣味、觸感和顏色都會影響人們對食物口味的感知,無論我們想不想接受,事實都是如此。自 19 世紀以來,食品製造商和食物科學家已經對人工調味做了非常廣泛的研究。

聲音、氣味、觸感和顏色都會影響人們對食物口味的感知。圖/GIPHY

近年來,研究人員對於聽覺對食物口味的影響越來越感興趣,酥脆的聲音就是其中一例。

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在 2000 年代的一系列出版品中,心理學家查爾斯.史賓斯(Charles Spence)指出,我們在咬、咀嚼與吸吮時聽到的聲音會大幅影響我們對口味的感知。

我們不只會靠著食物的聲音來判斷質地,也會用聲音判斷品質。由於在許多蔬果中,爽脆的聲音就等同於新鮮,所以這種聲響會對人們的感知產生格外明顯的影響。

人類學家和歷史學家也越來越注意飲食中各種感知的交互影響,他們不只從科學的角度做探討,也從歷史與文化的角度做研究。在飲食的多重感官體驗中,針對顏色的歷史分析是失落的一角。

心理學家查爾斯.史賓斯指出,我們在咬、咀嚼與吸吮時聽到的聲音會大幅影響我們對口味的感知。圖/GIPHY

大學、公家機關和企業實驗室的食物科學家和心理學家都已經在研究顏色在食品業中的功能了,「顏色與口味之間的關係」就是研究主題之一。

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雖然他們的研究顯示,顏色對食物的口味有生理上與心理上的影響,但他們普遍忽略了顏色與食物的歷史與文化。

控制感官因子將食物商品化

食物是最古老的原物料之一,但企業至今仍持續藉由控制感官因子(包括顏色)進行食物的商品化,在每一個新市場中,人類的決定與行動都在不斷重新塑造食物。

食品業在「視覺化口味」的過程中會使用兩種工序:創造意義,以及控制食物的物理型態。顏色不只是食物的物理特徵,更具有社會與文化上的意義。

企業至今仍持續藉由控制感官因子進行食物的商品化。圖/Pexels

社會學家羅蘭.巴特(Roland Barthes)在 1950 年代晚期的文章中指出,人們在資本主義的系統中,是依附著「物質」創造神話的,這些物質包括相片、汽車和食物等。儘管巴特的文章主題是「法國日常生活中的神話」,但他的分析框架能讓我們更理解對物質的深層意義,而不只是了解實用功能而已。

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食物的顏色是一種符號,能代表天然、優秀與人工的概念。農人、食品加工廠和雜貨商開始試著把特定食物的顏色與味道「配對」,他們的手法包括控制熟成過程、增加食用色素和使用冰箱。許多美國人視為「天然」的食品顏色逐漸占據了整個市場。

然而,所謂「不自然」的顏色(例如綠色的柳橙、偏棕色的肉和偏白色的奶油)並不一定代表食用品質下降了。

農人、食品加工廠和雜貨商開始試著把特定食物的顏色與味道「配對」。圖/Pixabay

食物的顏色會影響人們的選擇

食物的顏色,代表了另一種口味的視覺化:消費者的好惡。

從 1870 年代開始,企業製造出分裝色素和蛋糕預拌粉等「便利」原料後,色彩繽紛的食物就變成了一個人在家庭烹飪的品味體現,也象徵了理想的陰柔特質和一個人的社會性格。

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正如社會學大師皮耶.波迪爾(Pierre Bourdieu)所主張的,味道構成了「一種後天的傾向」,人們能「透過區別口味的過程建立與標記彼此之間的差異」。與康德式的普遍審美判斷不同,在如今的高消費社會中,對於特定顏色的品味和知識是一種社會標記(social marker)。

在這方面,感官知覺不僅僅是個人的生理感覺,而是一種共同的文化體驗。

——本文摘自《秀色可餐?:所謂的新鮮和健康,都是一場精心設計》,2023 年 6 月,今周刊,未經同意請勿轉載。

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種族大爆發!數萬年前的人類大遷徙如何影響我們的社會?——《人類的旅程》
商業周刊
・2022/10/22 ・2852字 ・閱讀時間約 5 分鐘

人類如何發展成多元族群?

自從三十萬年前智人在非洲現身,多元化便幫助人類適應非洲各地不同的環境。這期間大部分時候,適應成功漸漸產生更好的獵人和採集者,使食物供給增加,人口明顯上升。

之後每個人可享有的生存空間和自然資源減少,早在六萬至九萬年前的某個時間,智人開始大規模出走非洲大陸,尋找更多肥沃的生存土地。由於這種外移過程有連續性,便自然產生一種相關:定居的地方離非洲越遠,人口多元化就越低。智人離開非洲越遠,其社會的文化、語言、行為、體格多元化程度就越低。這種現象反映著連續始祖效應(serial founder effect)。

什麼是「連續始祖效應」?

假設有個島上,住著五種主要品種的鸚鵡:藍、黃、黑、綠、紅,牠們在島上適應存活的能力相當。當颱風來襲,有幾隻鸚鵡被吹到很遠的荒漠小島。這一子群鸚鵡不太可能涵蓋所有五個品種。假定牠們以紅、黃、藍居多,不久滿布新島上的幼雛將遺傳牠們的毛色。於是新島上形成的鸚鵡群就不及原棲息地的多樣化。要是後來又有很小一群鸚鵡,從第二島移往第三島,這一群的多樣化更不及前二島。所以只要鸚鵡從母島移出的速度快過原島上可能產生突變的速度,則牠們(相繼)移得越遠,就越不多樣。

人類移出非洲也是類似模式。起先有一群人離開非洲,定居在附近肥沃地帶,他們只帶走非洲母體人口多樣化的一部分。等這群最早的移民成長到新環境無法支撐他們再擴大,便會有一群人離開,去尋找別的處女地,定居在更遠的地方,其多元化將更低。人類向非洲以外散布,以致各洲都有人類蹤跡的這段期間,同樣的過程一再重複:人口增加,新群體再移出,去追尋更綠的草地,但多樣化僅及母體人口的一部分。

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儘管有移民改變方向,這顯而易見,不過這種移居模式的影響是,離開非洲來到西亞的人群不像原本在非洲的人口那樣多樣化,其後代又繼續向東移往中亞,最後來到大洋洲和美洲,或是向西北移往歐洲,多其樣性也越來越比不上留在原地的人。解剖學上的現代人類,從非洲的搖籃向外擴張,為世界各地文化、語言、行為、形體多元化的程度不同,刻下深刻且不可磨滅的印記。

人類移出非洲對多元化的影響。
虛線箭頭代表移出的大約路徑,小圓圈代表一種假設的社會特質有各種變異。每向外移一次,離開的人只帶走母體人口多元化的一部分。圖/《人類的旅程》

這種與非洲離得越遠、人口整體多元程度就降低,部分反映在較遠的在地民族基因較不多樣化上。根據對二百六十七種不同人口做基因多元化的比較測量,這些人口大都可找出原屬的本土族群和地理上的發源地。結果很明顯,距東非最近的本土族群基因最多樣化。多樣化最低的是中南美洲的本土族群,他們從陸路移出非洲的距離最長。多元化與移出東非的距離成負相關,這種模式不僅出現在各大洲之間,在各洲內部也是如此。

自東非移出距離與地理上本土族群多元化。圖/《人類的旅程》

體質與認知人類學領域提供更多這種證據。研究人體體型的特徵,比方與牙齒特徵、骨盆特徵、產道形狀相關的骨骼架構,以及研究文化特徵,例如不同語言的基本詞語單位(「音素」〔phonemes〕),都證實有源自東非的連續始祖效應存在;同樣是距東非越遠,體形和文化特徵的多樣化越低。

人口多元化表現的形式是多方面的,若要適當探究整體多元化程度對國家經濟繁榮的影響,當然需要比基因學家和人類學家所提供的更廣泛許多的測量標準。此外,這標準也需要獨立於經濟發展的程度之外,以便用於評估多元化對國家財富的因果效應。這會是什麼樣的測量標準呢?

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測量人類多樣性的標準是什麼?

測量人口多元化慣用的標準,往往只擷取人口中族裔或語言群體的比例代表。這類標準因此有二大缺點;一是某些族裔和語言群體的關係較密切。由等比例丹麥人和瑞典人組成的社會,或許不如由等比例丹麥人和日本人組成的社會那麼多元。另一缺點是,族裔和語言群體的內部也不盡然完全同質。全由日本人組成的國家與全由丹麥人組成的國家,多元化程度不見得相同。事實上,族裔團體內在的多樣性通常比不同群體的多樣性要大上十倍。

因此要全面測量一國人口的整體多元化,至少應當再多加二個多元化的面向。一是族裔或次民族群體內在的多元化,如美國的愛爾蘭裔和蘇格蘭裔人口。其次是比對任一組族裔或次民族群體之間的多元化程度,例如,比起美國的愛爾蘭裔和墨西哥裔人口,愛爾蘭裔和蘇格蘭裔的文化較為相近。

鑑於移出東非的距離與可觀察特質的多元化之間存在緊密的負相關,這個遷徙距離可用於代表地球上每個地方的歷史多元化程度。我們依據各地人口的祖先與遷徙出非洲的距離有多遠,可以建構推算今日各國人口整體多元化的指數,列入考量的包括 (1) 國內各次群體的祖先人數多寡;(2) 依據各次群體的祖先走出東非時遷徙的距離,來推測其多元化;(3) 每一次群體配對後,由兩方祖先和地理發源地的遷徙距離來推算多元化程度。

這樣用統計學測量來推算多元化水準有二大優點。一是史前遠離非洲有多遠,顯然完全與當今的經濟繁榮水準無關,所以這種測量法可用於估計多元化對生活水準的因果效應。其次是如上文所強調,有越來越多體質與認知人類學領域的證據顯示,遠離非洲的遷徙距離深深影響到許多表現在身體及行為上的特質的多元化;所以我們有把握,用這種測量法推算的多元化類別會產生社會結果。

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要是用這種指數測量多元化不精準(採隨機方式進行),原因比方說是未能適當考量各洲的內部移民,則根據統計學理論,我們多半會因此否定、而非確認多元化影響經濟繁榮的假設。也就是說,如果我們犯錯,是因為過於謹慎。

人口特質多元性和能不能賺大錢有關係!?

最後很重要的一點是,我們是針對個別社會的特徵測量多元化。這測量的是某一社會的人口特質有多少不同種類,無論這些特質是什麼,或是不同社會間有什麼差別。因此它不會、也不能用於暗示某些特質比別的特質對經濟成功更有利。反而它可以掌握到某個社會的人口特質多元化,對經濟繁榮有何潛在影響。事實上,把地理與歷史干擾因子納入考量,遠離非洲的遷徙距離本身似乎並未影響全球各地如身高體重等特徵的平均水準。它主要是影響群體中的個人與平均水準的差異。

有了這強有力的測量法可測定每一群人口的整體多樣性,我們終於可以探究數萬年前遠離非洲的大出走,以及它對人類多元化的影響,是否如此源遠流長,以致居然還能左右當前的全球生活水準。

———本書摘自《人類的旅程》,2022 年 10 月,商業周刊,未經同意請勿轉載

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