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淺談室內的 PM 2.5 與熱危害——科技如何揪出 2 大健康隱形殺手?

研之有物│中央研究院_96
・2021/11/24 ・4773字 ・閱讀時間約 9 分鐘

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本文轉載自中央研究院研之有物,泛科學為宣傳推廣執行單位。

  • 採訪撰文|呂慧穎、簡克志
  • 美術設計|林洵安

PM2.5 和熱危害不只在戶外,也潛藏於住家和社區,影響你我健康。中央研究院環境變遷研究中心研究員龍世俊提出「社區污染源」概念,以新型感測器量化臺灣社區 PM2.5 分布情況;因應氣候變遷的高溫衝擊,她也調查臺灣社區熱危害,積極推廣綜合溫度熱指數(wet bulb globe temperature, WBGT),協助中央氣象局增建熱預警系統指標,成功將 WBGT 導入「樂活氣象」App,使民眾有效預防熱危害。

隱藏在社區的 PM2.5

秋冬之際,新聞常看到臺灣中南部 PM2.5 濃度「紫爆」,更令人擔心的是, PM2.5 無法完全透過鼻腔和一般口罩過濾,它能輕易穿過肺泡和微血管進入血液循環,短期高濃度暴險恐引發氣喘、鼻炎及咳嗽等反應;長期暴露會增加心血管、呼吸道疾病與肺癌風險。

因此,美國環境保護署在 1997 年訂定 PM2.5 空氣品質標準,臺灣在 2012 年增訂相關法規,目前國內 PM2.5 的 24 小時平均值不得超過每立方公尺 35 微克(35 μg/m3)。

PM2.5 是懸浮微粒的一種,粒徑小於 2.5 微米以下,大小只有人類髮絲粗細的 1/28。圖中顯微照片由左至右為:花粉、混和物(各種來源的微粒)、黑碳(含有硫,可能來自汽機車排放)、砂(含有矽等地殼元素)。圖/研之有物

在臺灣訂定 PM2.5 標準前,龍世俊很早就投入本土研究。為了調查居住社區潛藏多少 PM2.5,1999 年她徵求北、中、南志願者,涵蓋住、商、住工混合等不同社區型態,志願者必須連續 24 小時揹著 2 公斤測量儀,忍受抽氣泵浦低頻噪音和振動,每半小時要記錄數據與從事行為。

龍世俊至今回想起來,仍非常感謝這些志願者,因為他們的努力,才能從日常軌跡抽絲剝繭,找出社區的 PM2.5 污染。根據約 70 名志願者的數據,曾經在廚房烹飪、燒香禮佛或接觸二手菸的民眾,PM2.5 的 24 小時平均暴露濃度至少比未從事者高出 20 μg/m3,而廚房烹飪及燒香行為的瞬間暴露濃度可能飆升到 100-200 μg/m3,遠高於目前標準。

PM2.5 的社區污染源常被忽略,龍世俊發現曾在廚房烹飪、燒香禮佛或接觸二手菸的民眾,PM2.5 的 24 小時平均暴露濃度至少比未從事者高出 20 μg/m3。圖/iStock

抓住排放 PM2.5 的尾巴

如何評估 PM2.5 暴露風險?龍世俊說,PM2.5 暴露風險就像是三層蛋糕!境外霧霾加上本土工業區及移動污染源(如汽機車),會產生一個周界環境的污染背景值,這是「第一層蛋糕」;社區餐飲業、交通、宮廟、社區小型工廠、小型運輸業、工地等空污來源是「第二層蛋糕」;最後是個人行為,例如:抽菸習慣、接觸二手菸、烹飪未開抽油煙機等,為「第三層蛋糕」;三層蛋糕累加起來就是實際的暴險濃度。

龍世俊以三層蛋糕來比喻 PM2.5 的暴露風險。圖/研之有物

龍世俊取樣將近 30 個不同類型社區,了解「每層蛋糕」的成因與貢獻,提供環保單位參考。她說:「環保署剛開始一定抓大魚,把工廠等固定污染源管控好;接下來會抓小魚,也就是汽機車等移動污染源,例如抽燃料稅或推廣電動車。」以上都還是第一層蛋糕而已,如果社區污染源未受重視,那麼積少成多,空氣品質改善依然面臨瓶頸。

要降低 PM2.5 暴露風險,可以從個人行為開始,龍世俊說:「燒香時開窗與否, PM2.5 平均暴露濃度就相差 7 倍。」其他如烹調是否開啟抽油煙機、抽油煙機排煙管位置是否妥當等,都直接影響到暴露濃度。

同時龍世俊亦積極行動,讓環保署了解社區污染源有管控必要。環保署因而增訂第三類「逸散污染源」管制方法,雖然法規以營建工地、露天燃燒和農業作業為主,其餘社區污染源施以柔性勸導,但對於臺灣居住健康已是重要一步。

環保署也推動「一爐一香」政策,龍世俊強調:「我們可以精準定量到每多燒一支香,旁邊香客鼻子會吸入多少 PM2.5 」,她希望在尊重傳統習俗前提下,用數據讓民眾了解風險。龍世俊表示,很多宗教團體並不反對減量措施,因為香客既可表達虔誠,也可照顧健康,甚至主動邀請她去演講,龍世俊在 PM2.5 風險溝通上可說是非常成功。

三種監測儀讓 PM2.5 無所遁形

有感過去 PM2.5 測量儀的笨重不便,2017 年龍世俊與團隊開始導入名為「AS-LUNG」的新型機,因應不同需求,機型有 AS-LUNG-I(室內機)、AS-LUNG-O(室外機)和 AS-LUNG-P (隨身機)三種,這些機器不僅幫助本土研究,部分機型還出借給亞洲其他國家做空污研究。

圖片為 AS-LUNG-P(隨身機),機器平面大小約一個口罩,可輕易配戴在身上,最底部顯示 PM2.5 和二氧化碳的精準量測數據。圖/研之有物

「過去測量儀是將 24 小時的收集成果全部累積在一張濾紙之上。而這部隨身機(AS-LUNG-P)重量僅有 500 公克,每 15 秒就可以產生一組測量數據,可同步無線傳輸並記錄於記憶卡中」。現階段的研究則是請志願者隨身配戴 7 天,並同時配合架設室內機(AS-LUNG-I)、室外機(AS-LUNG-O)。隨身機(AS-LUNG-P)不僅大幅降低對於志願者的干擾,也增加研究信度。同時,志願者也會配戴小型健康感測器測量心跳及心跳變異度共 48 小時,以分析 PM2.5 對健康影響。

此外,研究地點的每個社區會設置 10-12 個點位的室外機(AS-LUNG-O),其中一組架設在沒有明顯污染源的地方量測背景值。其他組則設置於小工廠、宮廟、餐飲店、十字路口、公車候車處等位置,盡量去模擬一般社區生活中的實際環境。

龍世俊與團隊共同研發的室內機 AS-LUNG-I (左)與室外機 AS-LUNG-O(右)。圖/研之有物

AS-LUNG 系列感測器與中研院資訊科學研究所陳伶志研究員開發的感測器「空氣盒子」有所不同。 AS-LUNG 系列成本高,數據有精準校正,適合專業研究用途;空氣盒子造價較便宜,無法測出精準的絕對值,但對於觀測污染物質的「變化趨勢」已綽綽有餘,因此更適合推廣給公民一起參與科學。

熱危害與綜合溫度熱指數

生活中另一健康隱形殺手是「熱危害」。在氣候變遷引發的高溫衝擊下,容易有中暑或熱衰竭等症狀,老人與病患首當其衝。龍世俊過去和中研院人文社會科學研究中心的兩位研究員杜素豪及廖培珊合作,執行「熱浪衝擊下的社會脆弱度與調適力」長期計畫,面訪時發現有些老人為了省電不開冷氣,忍受著攝氏 30 度以上的高溫。

為了更準確評估民眾居住環境與生理健康,龍世俊與團隊將綜合溫度熱指數(WBGT)應用在熱危害觀測。WBGT 起源於二戰末期,由溫度、濕度、風速、太陽輻射等 4 項參數所組成,不同於氣象預報常見的氣溫或體感溫度(apparent temperature),WBGT 除了考慮太陽輻射,更能同時評估氣候環境與人體生理。龍世俊說,美國海軍陸戰隊為了減少夏季訓練的中暑個案,分別用溫度、體感溫度與 WBGT 作為排操參考,前兩者效果不彰,只有採用 WBGT 才讓中暑狀況獲得顯著改善。

以前臺灣還沒有 WBGT 指標,直到 2007 年連續四位老農因熱傷害倒伏田間後,氣象局尋求專家協助,龍世俊便建議採用 WBGT 作為熱危害指標。為了讓氣象局順利導入 WBGT,龍世俊除了測量 WBGT,也同步以熱力學理論換算確保數值準確;後續又至少花了一年時間,以氣象局預報模式運算並比對隔日實際數據,每小時平均數值呈現高度正相關。

即便如此,氣象局仍擔心不同指標會讓民眾混淆。龍世俊不遺餘力,又將溫度、體感溫度、WBGT 三項指數,與健保資料庫的熱相關疾病(如中暑)急診與門診人數、非意外死亡人數進行比對分析,結果又是 WBGT 相關性最高,這才讓氣象局正式將 WBGT 加入預報系統。

這次與氣象局的合作,也開啟了新的機會。

樂活氣象 App 協防熱危害

透過氣象局的轉介,龍世俊與國民健康署分享熱危害的研究成果,因此促成國健署與氣象局共邀她組成「健康氣象 e 起來」計畫團隊,報名 2020 總統盃黑客松大賽。由她提供科學數據做為後臺支援,氣象局則在「樂活氣象 App 」中的「健康氣象」項目裡加入熱危害預警,並於 2021 年 5 月正式上線。

「健康氣象」不但可以做到鄉鎮預報,讓達到預警等級地區之民眾、易受熱危害的族群多加注意,國健署也發揮強項,在平臺中提供熱危害衛教的各項因應措施。透過 App 還能直接搜尋鄰近的急救醫療院所。

熱危害預警共分為四級,乃是與中研院統計所的黃景祥特聘研究員合作,根據健保資料庫熱危害疾病相關就診人數來擬訂閾限值。整個計畫團隊是跨領域合作的最佳展現,促成綜合溫度熱指數作為預防國人熱危害的第一防線,最後也獲得黑客松卓越團隊前五名的佳績。未來熱危害預報更有機會結合醫療院所服務,主動提醒有相關心肺血管慢性病或敏感族群多加注意。

「臺灣的綜合溫度熱指數趨勢有一特別之處,經常是上午 10-12 時之間最高,這時許多學生都在上體育課。而我們認為『最熱』的下午時段,卻常因為熱對流旺盛,雲層開始形成或下起午後雷陣雨,使得 WBGT 降低。」龍世俊的研究提供了充分證據,協助建立熱預警系統,降低了氣候變遷下酷熱帶來的健康風險。未來龍世俊更希望可以擴展建立對「冷」及其他相關疾病的預警。

健康氣象是內建在「樂活氣象」App 中的子功能,使用 WBGT 指數來評估熱傷害。圖片是今年 2021 年 9月 29 日臺北南港區的 App 截圖。顯示臺北在 9 月底的白天,仍可能發出「危險級」的熱預警。圖/龍世俊

重視都市的「散熱」

2021 年 8 月聯合國 IPCC 全球氣候評估報告發佈,揭示 2011-2020 地表平均已升溫 1.1 度,若不採取任何行動,2030 年代中期便會來到 1.5 度閾限值。都市熱島效應則更加劇區域性升溫現象,但政府應如何透過都市規劃讓都市熱島效應有效降低?

龍世俊團隊分析都市空間結構,綠地連結性高、破碎性低時,能更有效降低都會區氣溫,同時減少心血管疾病的死亡率。她希望各區域、都市規劃委員會,能夠針對都市風廊的擘劃、都市綠地結構的整合,做出更具體的實務建議與規範;而綠建築則應真正落實以運營所需能源最少的方式進行設計;所謂海綿城市不只是增加透水鋪面的「表層」功夫,要能做到整體水資源的有效涵養、幫助都市降溫。

關於人類社會對於全球氣候變遷的調適,有太多課題尚待解決。與龍世俊的訪談之中,能深刻體會到唯有專注於自身研究、重視每個溝通,並把握跨領域合作契機,才能一步步建立起社會整體的韌性。

龍世俊在環境健康領域持續活躍,PM2.5 社區污染源與 WBGT 已成為評估空污與熱傷害風險的重要概念,未來龍世俊希望建立對「冷」及其他相關疾病的預警指標。圖/研之有物

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AI 是理科「主場」? AI 也可以成為文科人的助力!
研之有物│中央研究院_96
・2022/08/13 ・5646字 ・閱讀時間約 11 分鐘

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本文轉載自中央研究院研之有物,泛科學為宣傳推廣執行單位。

  • 採訪撰文/田偲妤
  • 美術設計/蔡宛潔

AI 的誕生,文理缺一不可

人工智慧(Artificial Intelligence,簡稱 AI)在 21 世紀的今日已大量運用在生活當中,近期掀起熱議的聊天機器人 LaMDA、特斯拉自駕系統、AI 算圖生成藝術品等,都是 AI 技術的應用。多數 AI 的研發秉持改善人類生活的人文思維,除了仰賴工程師的先進技術,更需要人文社會領域人才的加入。

中央研究院「研之有物」專訪院內人文社會科學研究中心蔡宗翰研究員,帶大家釐清什麼是 AI?文科人與工程師合作時,需具備什麼基本 AI 知識?AI 如何應用在人文社會領域的工作當中?

中央研究院人文社會科學研究中心蔡宗翰研究員。圖/研之有物

詩詞大對決:人與 AI 誰獲勝?

一場緊張刺激的詩詞對決在線上展開!人類代表是有「AI 界李白」稱號的蔡宗翰研究員,AI 代表則是能秒速成詩的北京清華九歌寫詩機器人,兩位以「人工智慧」、「類神經」為命題創作七言絕句,猜猜看以下兩首詩各是誰的創作?你比較喜歡哪一首詩呢?

猜猜哪首詩是 AI 做的?哪首詩是人類做的?圖/研之有物

答案揭曉!A 詩是蔡宗翰研究員的創作,B 詩是寫詩機器人的創作。細細賞讀可發覺,A 詩的內容充滿巧思,為了符合格律,將「類神經」改成「類審經」;詩中的「福落天赦」是「天赦福落」的倒裝,多念幾次會發現,原來是 Google 開發的機器學習開源軟體庫「Tensor Flow」的音譯;而「拍拓曲」則是 Facebook 開發的機器學習庫「Pytorch」的音譯,整首詩創意十足,充滿令人會心一笑的魅力!

相較之下,B 詩雖然有將「人工」兩字穿插引用在詩中,但整體內容並沒有呼應命題,只是在詩的既有框架內排列字句。這場人機詩詞對決明顯由人類獲勝!

由此可見,當前的 AI 缺乏創作所需的感受力與想像力,無法做出超越預先設定的創意行為。然而,在不久的將來,AI 是否會逐漸產生情感,演變成電影《A.I. 人工智慧》中渴望人類關愛的機器人?

AI 其實沒有想像中聰明?

近期有一則新聞「AI 有情感像 8 歲孩童?Google 工程師爆驚人對話遭停職」,讓 AI 是否已發展出「自我意識」再度成為眾人議論的焦點。蔡宗翰研究員表示:「當前的 AI 還是要看過資料、或是看過怎麼判讀資料,經過對應問題與答案的訓練才能夠運作。換而言之,AI 無法超越程式,做它沒看過的事情,更無法替人類主宰一切!

會產生 AI 可能發展出情感、甚至主宰人類命運的傳言,多半是因為我們對 AI 的訓練流程認識不足,也缺乏實際使用 AI 工具的經驗,因而對其懷抱戒慎恐懼的心態。這種狀況特別容易發生在文科人身上,更延伸到文科人與理科人的合作溝通上,因不了解彼此領域而產生誤會與衝突。如果文科人可以對 AI 的研發與應用有基本認識,不僅能讓跨領域的合作更加順利,還能在工作中應用 AI 解決許多棘手問題。

「職場上常遇到的狀況是,由於文科人不了解 AI 的訓練流程,因此對 AI 產生錯誤的期待,認為辛苦標注的上千筆資料,應該下個月就能看到成果,結果還是錯誤百出,準確率卡在 60、70% 而已。如果工程師又不肯解釋清楚,兩方就會陷入僵局,導致合作無疾而終。」蔡宗翰研究員分享多年的觀察與建議:

如果文科人了解基本的 AI 訓練流程,並在每個訓練階段協助分析:錯誤偏向哪些面向?AI 是否看過這方面資料?文科人就可以補充缺少的資料,讓 AI 再進行更完善的訓練。

史上最認真的學生:AI

認識 AI 的第一步,我們先從分辨什麼是 AI 做起。現在的數位工具五花八門,究竟什麼才是 AI 的應用?真正的 AI 有什麼樣的特徵?

基本上,有「預測」功能的才是 AI,你無法得知每次 AI 會做出什麼判斷。如果只是整合資料後視覺化呈現,而且人類手工操作就辦得到,那就不是 AI。

數位化到 AI 自動化作業的進程與舉例。圖/研之有物

蔡宗翰研究員以今日常見的語音辨識系統為例,大家可以試著對 Siri、Line 或 Google 上的語音辨識系統講一句話,你會發現自己無法事先知曉將產生什麼文字或回應,結果可能正是你想要的、也可能牛頭不對馬嘴。此現象點出 AI 與一般數位工具最明顯的不同:AI 無法百分之百正確!

因此,AI 的運作需建立在不斷訓練、測試與調整的基礎上,盡量維持 80、90% 的準確率。在整個製程中最重要的就是訓練階段,工程師彷彿化身老師,必須設計一套學習方法,提供有助學習的豐富教材。而 AI 則是史上最認真的學生,可以穩定、一字不漏、日以繼夜地學習所有課程。

AI 的學習方法主要分為「非監督式學習」、「監督式學習」。非監督式學習是將大批資料提供給 AI,讓其根據工程師所定義的資料相似度算法,逐漸學會將相似資料分在同一堆,再由人類檢視並標注每堆資料對應的類別,進而產生監督式學習所需的訓練資料。而監督式學習則是將大批「資料」和「答案」提供給 AI,讓其逐漸學會將任意資料對應到正確答案。

圖/研之有物

學習到一定階段後,工程師會出試題,測試 AI 的學習狀況,如果成績只有 60、70 分,AI 會針對答錯的地方調整自己的觀念,而工程師也應該與專門領域專家一起討論,想想是否需補充什麼教材,讓 AI 的準確率可以再往上提升。

就算 AI 最後通過測試、可以正式上場工作,也可能因為時事與技術的推陳出新,導致準確率下降。這時,AI 就要定時進修,針對使用者回報的錯誤進行修正,不斷補充新的學習內容,讓自己可以跟得上最新趨勢。

在了解 AI 的基本特徵與訓練流程後,蔡宗翰研究員建議:文科人可以看一些視覺化的操作影片,加深對訓練過程的認識,並實際參與檢視與標注資料的過程。現在網路上也有很多 playground,可以讓初學者練習怎麼訓練 AI,有了上述基本概念與實務經驗,就可以跟工程師溝通無礙了。

AI 能騙過人類,全靠「自然語言處理」

AI 的應用領域相當廣泛,而蔡宗翰研究員專精的是「自然語言處理」。問起當初想投入該領域的原因,他充滿自信地回答:因為自然語言處理是「AI 皇冠上的明珠」!這顆明珠開創 AI 發展的諸多可能性,可以快速讀過並分類所有資料,整理出能快速檢索的結構化內容,也可以如同真人般與人類溝通。

著名的「圖靈測試」(Turing Test)便證明了自然語言處理如何在 AI 智力提升上扮演關鍵角色。1950 年代,傳奇電腦科學家艾倫・圖靈(Alan Turing)設計了一個實驗,用來測試 AI 能否表現出與人類相當的智力水準。首先實驗者將 AI 架設好,並派一個人操作終端機,再找一個第三者來進行對話,判斷從終端機傳入的訊息是來自 AI 或真人,如果第三者無法判斷,代表 AI 通過測試。

圖靈測試:AI(A)與真人(B)同時傳訊息給第三者(C),如果 C 分不出訊息來自 A 或 B,代表 AI 通過實驗。圖/研之有物

換而言之,AI 必須擁有一定的智力,才可能成功騙過人類,讓人類不覺得自己在跟機器對話,而這有賴自然語言處理技術的精進。目前蔡宗翰的研究團隊有將自然語言處理應用在:人文研究文本分析、新聞真偽查核,更嘗試以合成語料訓練臺灣人專用的 AI 語言模型。

讓 AI 替你查資料,追溯文本的起源

目前幾乎所有正史、許多地方志都已經數位化,而大量數位化的經典更被主動分享到「Chinese Text Project」平台,讓 AI 自然語言處理有豐富的文本資料可以分析,包含一字不漏地快速閱讀大量文本,進一步畫出重點、分門別類、比較相似之處等功能,既節省整理文本的時間,更能橫跨大範圍的文本、時間、空間,擴展研究的多元可能性。

例如我們想了解經典傳說《白蛇傳》是怎麼形成的?就可以應用 AI 進行文本溯源。白蛇傳的故事起源於北宋,由鎮江、杭州一帶的說書人所創作,著有話本《西湖三塔記》流傳後世。直至明代馮夢龍的《警世通言》二十八卷〈白娘子永鎮雷峰塔〉,才讓流傳 600 年的故事大體成型。

我們可以透過「命名實體辨識技術」標記文本中的人名、地名、時間、職業、動植物等關鍵故事元素,接著用這批標記好的語料來訓練 BERT 等序列標注模型,以便將「文本向量化」,進而找出給定段落與其他文本的相似之處。

經過多種文本的比較之後發現,白蛇傳的原型可追溯自印度教的那伽蛇族故事,傳說那伽龍王的三女兒轉化成佛、輔佐觀世音,或許與白蛇誤食舍利成精的概念有所關連,推測印度神話應該是跟著海上絲路傳進鎮江與杭州等通商口岸。此外,故事的雛型可能早從唐代便開始醞釀,晚唐傳奇《博異志》便記載了白蛇化身美女誘惑男子的故事,而法海和尚、金山寺等關鍵人物與景點皆真實存在,金山寺最初就是由唐宣宗時期的高僧法海所建。

白蛇傳中鎮壓白娘子的雷峰塔。最早為五代吳越王錢俶於 972 年建造,北宋宣和二年(1120 年)曾因戰亂倒塌,大致為故事雛形到元素齊全的時期。照片中雷峰塔為 21 世紀重建。圖/Wikimedia

在 AI 的協助之下,我們得以跨時空比較不同文本,了解說書人如何結合印度神話、唐代傳奇、在地的真人真事,創作出流傳千年的白蛇傳經典。

最困難的挑戰:AI 如何判斷假新聞

除了應用在人文研究文本分析,AI 也可以查核新聞真偽,這對假新聞氾濫的當代社會是一大福音,但對 AI 來說可能是最困難的挑戰!蔡宗翰研究員指出 AI 的弱點:

如果是答案和數據很清楚的問題,就比較好訓練 AI。如果問題很複雜、變數很多,對 AI 來說就會很困難!

困難點在於新聞資訊的對錯會變動,可能這個時空是對的,另一個時空卻是錯的。雖然坊間有一些以「監督式學習」、「文本分類法」訓練出的假新聞分類器,可輸入當前的新聞讓機器去判讀真假,但過一段時間可能會失準,因為新的資訊源源不絕出現。而且道高一尺、魔高一丈,當 AI 好不容易能分辨出假新聞,製造假新聞的人就會破解偵測,創造出 AI 沒看過的新模式,讓先前的努力功虧一簣。

因此,現在多應用「事實查核法」,原理是讓 AI 模仿人類查核事實的過程,尋找權威資料庫中有無類似的陳述,可用來支持新聞上描述的事件、主張與說法。目前英國劍橋大學為主的學者群、Facebook 與 Amazon 等業界研究人員已組成 FEVEROUS 團隊,致力於建立英文事實查核法模型所能運用的資源,並透過舉辦國際競賽,廣邀全球學者專家投入研究。

蔡宗翰教授團隊 2021 年參加 FEVEROUS 競賽勇奪全球第三、學術團隊第一後,也與合作夥伴事實查核中心及資策會討論,正著手建立中文事實查核法模型所需資源。預期在不久的將來,AI 就能幫讀者標出新聞中所有說法的資料來源,節省讀者查證新聞真偽的時間。

AI 的無限可能:專屬於你的療癒「杯麵」

想像與 AI 共存的未來,蔡宗翰研究員驚嘆於 AI 的學習能力,只要提供夠好、夠多的資料,幾乎都可以訓練到讓人驚訝的地步!圖/研之有物

AI 的未來充滿無限可能,不僅可以成為分類與查證資料的得力助手,還能照護並撫慰人類的心靈,這對邁入高齡化社會的臺灣來說格外重要!許多青壯年陷入三明治人(上有老、下有小要照顧)的困境,期待有像動畫《大英雄天團》的「杯麵」(Baymax)機器人出現,幫忙分擔家務、照顧家人,在身心勞累時給你一個溫暖的擁抱。

機器人陪伴高齡者已是現在進行式,新加坡南洋理工大學 Gauri Tulsulkar 教授等學者於 2021 年發表了一項部署在長照機構的機器人實驗。這名外表與人類相似的機器人叫「娜丁」(Nadine),由感知、處理、互動等三層架構組成,可以透過麥克風、3D和網路鏡頭感知用戶特徵、所處環境,並將上述資訊發送到處理層。處理層會依據感知層提供的資訊,連結該用戶先前與娜丁互動的記憶,讓互動層可以進行適當的對話、變化臉部表情、用手勢做出反應。

長照機構的高齡住戶多數因身心因素、長期缺乏聊天對象,或對陌生事物感到不安,常選擇靜默不語,需要照護者主動引導。因此,娜丁內建了注視追蹤模型,當偵測到住戶已長時間處於被動狀態,就會自動發起話題。

實驗發現,在娜丁進駐長照機構一段時間後,住戶有一半的天數會去找她互動,而娜丁偵測到的住戶情緒多為微笑和中性,其中有 8 位認知障礙住戶的溝通能力與心理狀態有明顯改善。

照護機器人娜丁的運作架構。圖/研之有物

至於未來的改進方向,研究團隊認為「語音辨識系統」仍有很大的改進空間,需要讓機器人能配合老年人緩慢且停頓較長的語速,音量也要能讓重聽者可以清楚聽見,並加強對方言與多語混雜的理解能力。

臺灣如要發展出能順暢溝通的機器人,首要任務就是要開發一套臺灣人專用的 AI 語言模型,包含華語、臺語、客語、原住民語及混合以上兩種語言的理解引擎。這需花費大量人力與經費蒐集各種語料、發展預訓練模型,期待政府能整合學界與業界的力量,降低各行各業導入 AI 相關語言服務的門檻。

或許 AI 無法發展出情感,但卻可以成為人類大腦的延伸,協助我們節省處理資料的時間,更可以心平氣和地回應人們的身心需求。與 AI 共存的未來即將來臨,如何讓自己的行事邏輯跟上 AI 時代,讓 AI 成為自己的助力,是值得你我關注的課題。

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大自然中的空氣清淨機:氫氧負離子!
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/11/23 ・1719字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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本文由 諾康生醫 委託,泛科學企劃執行。

環境中的負離子是怎麼來的?

在森林裡能感受到芬多精,在瀑布附近能感受到空氣特別清新。科圖/Pexels

在大自然環境中,走到森林裡就能感受到被芬多精的沐浴淨化,走到瀑布附近就能感受到空氣特別清新。科學家經過仔細計算,發現在不同的空間裡,每立方公分的空氣中的負離子含量都不同:(由高至低排序為)

  1. 天然森林與大瀑布區 約 50,000 ions/cc
  2. 高山及海邊 約 5,000 ions/cc
  3. 郊外與田野 約 700~1,500 ions/cc
  4. 都市公園 約 400~600 ions/cc
  5. 街道綠化區 約 100~200 ions/cc
  6. 都市住宅區 約 40~80 ions/cc 

※ions/cc 是負離子濃度的單位,指每 1cc 的空氣中含多少個負離子。

但是,這些負離子是怎麼來的呢?以瀑布為例,大量的瀑布水從高處落到低處,擊打到瀑潭周圍的岩石會激起大量的霧狀水花,這些落下飛散的水花(水粒子)與周圍空氣摩擦發生「電荷分離現象」就可能產生大量的負離子。而水分子正是大自然環境中最容易離子化的的分子之一。

這些飄散在空氣中的負離子會吸納空氣中的塵埃、惡臭等細小汙染物,隨後附著到樹木、岩石或溶入到水中,達到淨化空氣的作用,這種大自然的自淨作用又稱為「萊納德效用」。除此之外,在雷雨時大氣分子也會發生「電荷分離現象」,進而產生負離子。

雷雨時大氣分子會發生電荷分離。圖/Pexels

「氫氧負離子」超強淨化力

在我們所處的環境中,空氣充斥著各種細小塵埃、細菌、病毒、黴菌、揮發性有機化合物、花粉、香菸臭味……等,被人體吸入將造成健康損害。

而氫氧負離子能夠淨化各項空汙因子,如香菸臭味、甲硫醇、甲醛等臭氣分子,就連蟎蟲、花粉等等過敏源都能吸附帶走,使得我們呼吸空氣的範圍是清新無害的。就連禽流感病毒、新型流感病毒,黴菌、大腸桿菌、沙門氏菌、金黃色葡萄球菌……等,碰觸到氫氧負離子也會因其氧化並改變結構、進而喪失活性。

空氣充斥著各種對健康有害的物質。圖/Pexels

若能將「氫氧負離子」帶著走,豈不是很棒的一件事嗎?

除了大自然環境中的負離子之外,市面上也越來越多負離子式空氣清淨機與其他相關功能產品!但是空氣清淨機只能在一定範圍內(空間)使用,若能把「氫氧負離子」裝瓶隨身帶著走,那是不是更便利使用呢?現在科技技術只要將水分子進行電解,就可以辦到!

諾康生醫透過獨家專利技術,將水分子經過專利電解技術,將水分子的其中一個氫鍵切斷,形成獨立的氫氧負離子水溶液;最終製成擁有 192 億兆個氫氧負離子(544ppm)的電解納米離子水。

製造過程中,全程透過物理方法,無須額外添加、不產生化學廢物,不僅對人體友善也做到環境友善。經醫學大學新興病毒感染中心證明,能有效阻擋 AB 型流感、腸病毒、克沙奇病毒。此外,就連大腸桿菌、沙門氏菌,甚至是新冠病毒 Delta 變異株也能抑制!將氫氧負離子裝進你手裡,隨時享受瀑布般的潔淨力!

諾康生醫商品 landing page:
https://www.nanopluslife.com/products/ohtrust-mouth-spray

參考資料

  1. 負離子的原理及應用|讀專文
  2. 淺談負離子
  3. 負離子商品後市場管理 > 常見問題
  4. 行走就能享受芳療!來國家森林遊樂區做森林療癒SPA
  5. 研究:國家森林遊樂區負離子濃度比都市高三倍,芬多精殺菌抗發炎焦慮
  6. 空氣清淨機技術揭密6 ! 負離子真的這麼神?迷思大解析!

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未來可能會有這個職業嗎?過濾空汙的空氣清潔師!——《拯救地球的工作者》
和平國際
・2022/11/06 ・1575字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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編按:現在的生活瞬息萬變,在未來的世代,可能會出現許多你想都沒想過的職業。讓我們與孩子一起發揮想像力,你覺得未來會有什麼樣的職業出現呢?

空氣清潔師:過濾髒空氣就是我的工作!

警報聲響起了,埃米爾馬上換服裝、戴手套、繫好安全帽,登上漂浮滑板,和其他空氣清潔師一起出發。他的工作是利用太陽能吸塵器吸取空氣汙染物,並將這些汙染物經由一條碳管打到地心。

埃米爾一直在新德里的摩天大廈區徘徊,終於要降落地面了,他穿過宛如棉花糖的厚雲層,身旁還有一群正在飛翔的鳥。突然,他好像撞到什麼東西了!

「怎麼會這樣?吸塵器吸入一隻燕子!」埃米爾大叫,連忙確認吸塵器的吸嘴,再確認碳管,可是全部空無一物。

「定位可疑的吸入物。」埃米爾呼叫語音助理,那是他的安全帽所搭載的先進系統。

「吸入物正要抵達大陸,過濾後可以刺激溫室作物生長。多餘的氣體會排入底土,永遠埋在地底,長期下來會轉為岩石。」語音助理回答。

他的面罩顯示互動式地圖,指出那隻燕子的所在位置,距離溫室不遠。「糟了!牠不應該被排進地底!」埃米爾大喊,全速朝著溫室飛去。

埃米爾隨即趕到巨大的玻璃屋,卻頓時沉浸在綠色叢林裡……他沒想到竟然有這麼多植物。他在地上發現彩色羽毛,跟著掉落在樹葉堆的羽毛走去,看見一隻燕子棲息在樹枝上,神情有點呆滯,正在和其他燕子開心聊著天。

「哇,看來還有其他空氣清潔師的吸塵器被燕子闖入!」埃米爾鬆了一口氣,把這些燕子從溫室的天窗放出去。「真沒想到今天會這麼刺激呀!」

小心這些物質!

汙染物在空氣中的濃度可能比正常狀態高,對環境十分不利,下列是大家最熟知的汙染物:

  • 懸浮微粒
  • 重金屬
  • 臭氧
  • 二氧化氮

汙染從何而來?

空氣汙染主要是人類造成的,但也可能是自然現象。

人為因素:

  • 空氣和交通
  • 家庭暖氣設備
  • 能源開發及汙染物排放
  • 農業
  • 工業
  • 營建業

自然因素:

  • 火山
  • 野火
  • 沙塵暴

最近幾十年,人類試圖減少排放汙染,某些歐洲國家大幅降低了部分汙染物在空氣中的濃度,甚至少了一半!但我們還不夠努力,每年仍有無數人因空氣汙染而死亡及生病,目前的數據資料顯示,我們還可以做得更好。

我們可以怎麼做?

減少大氣汙染物絕對是具體可行的目標,雖然要調整生活習慣,但好處多多,對每個人的影響都很深遠。下列有四種有效的解決方法:

  • 投資再生能源,例如太陽能和風力
  • 少開車,多搭乘公車、捷運等大眾運輸,腳踏車也是不錯的選擇
  • 減少農業和工業的廢棄物
  • 防止野火

空氣清潔師要有的能力

○ 解決問題的能力

○ 對環境有興趣

○ 熱愛飆速

○ 不怕暈

○ 熱愛飛行

○ 喜歡乾淨

——本文摘自《拯救地球的工作者》,2022 年 10 月,和平國際出版,未經同意請勿轉載。

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