2013年7月13日，苗栗中港大橋、北勢大橋因應蘇力颱風過境，進行預防性的封閉，目的是為了避免人車通行，發生意外。橋梁預警工作仰賴即時監測順暢的通訊，搭配災害經驗研究的警戒值，將「是否採取預防措施」取捨間的損失最小化。光纖與無線通訊科技是近年來的關注焦點，在橋梁預警上，有線與無線究竟如何選取？而橋梁的監測功能未來趨勢又是如何？

有沒有線 有什麼差別？

橋梁的監測的通訊技術可以分為有線及無線兩種，有線的光纖與無線通訊方式在這幾年來，受到科技產業的注目與爭論，究竟兩者孰優孰劣？

光纖科技目前已經發展得相當成熟，是一種端點對端點(end-to-end)的有線連結，除了可以確保快速的通訊速度，在橋梁監測中，如果將光纖解構，還可以作為感測器來量測溫度及應變，有線的光纖優點也同時是它的限制，儘管有線的傳輸速度目前還是比較快，但是需要鋪設線路，時間和金錢的成本較高。

無線的感測技術快速進步，除了讓研究監測更穩定，較不易受到線路破壞的影響以外，最大的優點就是在時間及金錢的節省上，可以很快地布下大範圍的監測器，然而缺點就是頻寬壅塞，收訊品質受到距離和使用人數影響，這個部分會隨著技術成熟而改善。

目前有線光纖和無線通訊兩者，都尚未完全取代對方，在許多場合是混合式的使用，因應兩者的優缺點，適合應用在不同的項目上。比方說，山區的橋梁礙於地形阻隔，使用無線傳輸較為合適。

此外，作為對應大眾、行動手機的「廣播」功能，無線具有更普及、可行動的功能；但是在專業的研究用途上，兩個機組之間的來回資料傳輸需要更穩定的速度，同時光纖來回傳輸的過程可以保留原始資料格式，不同於無線通訊必須轉換為無線電波可攜帶的格式，更適合精密儀器之間的資料傳輸。

橋梁監測的預警功能

橋梁的監測技術會隨著通訊技術的研發而逐漸成熟，可以提供橋梁設計方式更多的評估資料，然而，橋梁監測除了研究橋梁的設計之外，也有災害發生期間的預警功能。

透過無線技術的發展，國家地震研究中心希望可以發展連結大眾之間的災情通訊，告訴駕駛者、或是直接與車輛溝通，以達到災害預警的效果。之所以冠上「智慧」，是因為它不像一般的感測器只能被動的監測，還能夠依照監測到的訊號數值，直接採取適當的控制行為，也就是說包含了監測及控制兩種功能。

控制行為是能自動執行橋梁的預警措施，包括「警示人車」和「強化橋梁」兩種功能，警示人車是在橋梁監測的訊號已達到預警門檻時，透過橋梁兩側的交通燈號或者柵欄來限制人車通行，避免橋梁的毀損造成人命傷亡；強化的部分則是針對特定種類的橋梁，例如斜張橋是一種沒有橋墩、依靠橋梁兩側的鋼筋線拉住橋梁主體的橋梁設計，當橋梁遭受環境變動時，可以調整兩側鋼筋線的角度、緊度，強化橋梁受環境動盪的調適能力。

避免災害擴大、減少災害損失，是橋梁監測的重點。或許智慧型橋梁在不久將來會成為每一座橋梁的稱號，若沒有扎實跟在地的科學研究，包括對河川、河床、颱風、地震、工程、無線訊號傳輸等領域的通盤理解以及活用，是沒辦法走到這一步的。

延伸學習：

本文原發表於行政院國家科學委員會-科技大觀園「科技新知」。歡迎大家到科技大觀園的網站看更多精彩又紮實的科學資訊，也有臉書喔！

• 本文與新興科技媒體中心合作，內文經泛科學改寫。
• 詳細專家回應請見：「社交距離APP的原理和資安？」之專家意見
• 資料更新至 2021 年 5 月 17 日

「台灣社交距離APP」由台灣人工智慧實驗室開發，與行政院及衛生福利部疾病管制署合作。目的是希望讓使用者即時掌握與確診者接觸情形，降低疫情傳播。已可在 iOS 和 Android 版本的手機上下載。

接觸史追蹤手機應用軟體的原理

臺大圖書資訊學系助理教授 鄭瑋與資訊工程學系副教授 蕭旭君在文中解釋接觸史追蹤手機應用軟體的原理。臺灣每日記者會所說的「疫調工作」大約是國人熟悉的接觸史追蹤，然而一旦有社區感染的疑慮，或是確診者數量增加時，則可能會造成人力上的負擔，難以用同樣的方式追蹤。「接觸史追蹤手機應用軟體（後簡稱為接觸史追蹤App）」就是將科技應用結合疫情調查體系的一種運作方式。

最近正在推廣的「台灣社交距離 App 」正是一款接觸史追蹤App，接觸史追蹤App在去年於世界各國政府紛紛出現，可參見MIT 的Technical review持續整理報導 ¹。

「台灣社交距離 App」軟體是基於 Apple 與 Google 此兩大公司聯手推出的「暴露通知」（Exposure Notification）功能 ²。將 Apple 與 Google 的手機內建此功能，再由各個國家的官方衛生單位申請，即可啟用。

兩大公司所推出的暴露通知功能，以及其他類似的通訊協定，皆是利用藍牙訊息廣播的特性，以保障使用者的隱私。

根據相關技術文件²，大部分利用藍牙技術的接觸史追蹤 App 運作原理如下：

1. 接觸史追蹤App透過藍牙通訊，週期性地廣播隨機 ID （例如每分鐘傳 5 次，這裡只是舉例，真實情況以各App為準）。
2. 接觸史追蹤 App 記錄其接收到的隨機 ID 。因藍牙的傳輸距離有限（傳統藍芽設備在無障礙的環境下約可達 100 公尺），有收到別人的廣播 ID即代表雙方在附近，因此還可以根據藍牙的訊號強度估計雙方距離。
3. 隨機產生的ID會「週期性更換」（如：每幾分鐘更換一次）。週期性更換的設計很重要，它讓使用者的行蹤不會長期被追蹤。
4. 確診者可自己決定是否上傳過去 14 天內曾廣播過的隨機 ID。這邊須注意的是，確診者必須在輸入衛生單位的驗證碼後，才能上傳。此種驗證碼機制是為避免使用者誤發自己是確診者。
5. 此類接觸史追蹤 App 會定期下載確診者的隨機 ID，並與使用者的ID比對。若比對結果有配對成功，表示使用者過去曾經與確診者接觸。這邊要強調的是，系統沒有即時警示「有無接觸」的功能，而是設計為過去14天的「回溯配對」功能。

這樣的系統（利用藍牙技術的接觸史追蹤 App）能透過藍牙訊號強度估計兩支手機之間的距離，進而判斷兩支手機的主人是否有「接觸」（亦即在近距離待了一定時間）。

個人行蹤隱私會因此洩漏嗎？

此款APP的使用，是否會洩漏個人行蹤隱私呢？

中山資訊工程系助理教授徐瑞壕說明，由於這款社交距離APP的原理，是透過民眾手機上藍牙通訊介面的收發訊號，來紀錄民眾彼此的手機之間近距離接觸足跡。此處所發送的藍芽訊號，是一組隨機識別碼，由隨機亂數搭配可以被查驗的虛擬識別碼所產生，每組識別碼會綁定一支手機，會定期地透過藍芽傳送識別碼。每支手機透過社交距離APP記錄的每一個識別碼，都會紀錄接收的時間，並且存放在使用者的手機內，並不會上傳至雲端伺服器。

只有當民眾自己被檢出為確診者時，才需要將自己手機內存放的社交距離識別碼紀錄上傳至雲端，並由雲端伺服器發送通知給那些曾經近距離接觸過確診者的民眾。因此，此APP不會洩漏任何非確診者的個人資料與行蹤。

至於隨機 ID是否有可能暴露身份或行蹤給其他路人？鄭瑋與蕭旭君亦有說明，ID隨機產生且定期更換（如每幾分鐘更換一次），因此很難透過 ID 所傳達的資訊連結回特定使用者，且也不容易追蹤特定使用者的行蹤，再加上隨機 ID 能透露的資訊亦相當有限。此外，App軟體 中只會儲存自己廣播過的隨機 ID，以及收到別人的隨機 ID，並不儲存其他資料。

徐瑞壕對於社交距離APP 所能提供的資料，還有以下補充事項：

1. 此APP不會洩漏任何非確診者的個人資料與行蹤。
2. 確診者的行蹤記錄，會由確診者同意後，並且透過APP雲端伺服器所發送的驗證碼，來上傳足跡並驗證上傳的授權合法性。
3. 如果民眾的手機不是隨時帶在身邊，而遺忘在某處，也可能因此產生不正確的足跡，因此該APP仍屬於輔助疫調的工具，不能作為疫調足跡的唯一工具。
4. 如果APP的使用普及率不夠高，則無法作為有效的疫調工具，因此鼓勵民眾可多加利用。

社交距離 APP 與 Apple 的 AirTag 技術，基本的設計原理是相同的，皆是透過藍芽裝置的訊號收送，來確認裝置間相關位置，並定位。但市面上其他類似功能的 APP，是否涉及個人用戶隱私，就會需要分別確認，視每個 APP 上傳了什麼樣的個人用戶資訊而定。

裝好了，該怎麼用才能成功防疫？

鄭瑋與蕭旭君提醒，若需要準確提升事後回溯比對的效果， 要有以下前提：

1. App的使用者須正確安裝啟用，並確實將藍牙訊號打開
   因為此App機制是由藍牙技術交換隨機 ID，若沒有安裝成功，抑或是沒有打開藍牙，將會沒有辦法傳送和接收隨機 ID。
2. 正確啟用的人數需達一定規模
   此機制仰賴手機發送和接收隨機 ID，進行事後回溯比對時，若愈多人正確啟用則愈能反應真實接觸狀況。近期研究分析了英國的 NHS COVID-19 App 相關數據，指出其使用率為英國全體國民的 28% ，且有助防疫⁴。
3. 盡量減少環境障礙物
   藍牙訊號強度易受到障礙物影響，此則可能難以精準估計距離。有國外研究指出⁵，將手機放在背包的深處或是衣物口袋中會削弱藍芽的訊號強度。
4. 避免群聚
   事實上使用此APP仍應避免群聚。我們跨三校四系的團隊（台大資訊工程系、台大圖資系、交大資訊工程系、台科大資訊工程系）2020年7月的藍牙訊號實驗顯示⁶，在人員密集處，即便保持社交距離，對藍牙訊號來說人體也是障礙物，且藍牙訊號也會互相干擾；因此藍牙訊號的漏失率會提升，根據訊號強度來估計距離的結果可能也不準確。

鄭瑋與蕭旭君並特別提醒大家，即便App沒有回溯比對到您曾與確診者接觸，也不代表絕對安全。因為藍牙訊號可能因為種種原因受到干擾，因此有時無法判斷接觸情形，也可能無法精確估算接觸距離，且確診者也不一定有事先安裝 App。

不應使用此App就產生錯誤的安全感，也不能有了社交距離App就在疫情升溫時放心社交、群聚。

總的來說，使用「台灣社交距離App 」確能為防疫多加一道防線，不過避免人多與群聚的地方、保持社交距離以及環境與重視個人衛生，才是落實防疫的不二法門。

安裝聯結：iOS 和 Android ，一起裝起來吧！

參考資料

1. Bobbie Johnsonarchive (2020). The Covid Tracing Tracker: What’s happening in coronavirus apps around the world.
2.  Google (2020). Exposure Notifications Express overview.
3. 新加坡數位服務部門所研發的藍牙追蹤（BlueTrace）協定請參考：Responding to COVID-19 With Tech.
4. Wymant, C., Ferretti, L., Tsallis, D. et al. (2021). The epidemiological impact of the NHS COVID-19 App. Nature.
5. Douglas J. Leith and Stephen Farrell. (2020). Coronavirus contact tracing: evaluating the potential of using bluetooth received signal strength for proximity detection. SIGCOMM Comput. Commun. Rev. 50, 4 (October 2020), 66–74.
6. Hsiao, H.-C., Huang, C.-Y., Hong, B.-K., Cheng, S.-M., Hu, H.-Y., Wu, C.-C., Lee, J.-S., Wang, S.-H. & Jeng, W. (2020). An Empirical Evaluation of Bluetooth-based Decentralized Contact Tracing in Crowds. arXiv preprint arXiv:2011.04322.

關於「臺灣社交App」的資料

1. 衛生福利部疾病管制署（2021）。〈臺灣社交距離App〉。
2. 科技新報（2021）。〈社區感染來了！快載「台灣社交距離」APP，小心確診者在身邊〉。
3. 台灣人工智慧實驗室（Taiwan AI Labs）（2021）。〈Taiwan Social Distancing APP〉。
4. 台灣人工智慧實驗室（Taiwan AI Labs）（2021）。〈台灣社交距離 App注意事項及各資保護說明〉。