滅火新趨勢：資料探勘直搗黃龍

本文由 Amway 委託，泛科學企劃執行。

到底怎樣才算是「乾淨」？這不是什麼靈魂拷問，而是一個價值上億的商業命題。

在半導體產業的無塵室中，「乾淨」的定義極其殘酷：一粒肉眼看不見的灰塵，就足以讓造價數百萬美元的晶圓直接報廢。空氣品質的好壞，甚至能成為台積電（TSMC）決定是否在當地設廠的關鍵性指標。回到你的家中，雖然不需要生產精密晶片，但我們呼吸系統中的肺泡同樣精密，卻長期暴露在充滿 PM2.5、病毒以及各種揮發性氣體的環境中。為了守護健康，你可能還要付費購買「乾淨的空氣」來用。

因此，空氣議題早已超越單純的環保範疇，成為同時影響國家經濟與個人健康的重要問題。

很多人可能沒想到，無論是家用的空氣清淨機，還是造價動輒百億的頂尖晶圓廠，它們對抗污染的核心武器並非什麼複雜的雷射防護罩，而是同一件看起來平凡無奇的東西：一片外觀像紙一樣的 HEPA 濾網。但你真的相信，就憑這層厚度不到幾公分的板子，能擋住那些足以毀滅精密晶片、滲透人體細胞的「奈米級刺客」嗎？

這片大家都聽過的 HEPA 濾網，裡面到底是什麼？

首先，我們必須打破一個直覺上的誤解：HEPA 濾網（High Efficiency Particulate Air filter）在本質上其實並不是一張「網」。

細懸浮微粒 PM2.5，是指粒徑在 2.5 微米以下的污染物，它們能穿過呼吸道直達肺泡，並穿過血管引發全身性發炎。但這只是基本，在工廠與汽車尾氣中，還存在粒徑僅有 1 微米的 PM1，甚至是小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」（UFP，即 PM0.1）。 UFP 不僅能輕易進入血液，甚至能繞過血腦屏障（BBB），進入大腦與胎盤，其破壞力十分可怕。

如果 HEPA 濾網像水槽濾網或麵粉篩一樣，單靠孔目大小來「過濾」粒子，那麼為了攔截奈米微粒，濾網的孔目只能無限縮小到幾乎不透氣的程度。更別說在台積電或 Intel 的製程工程師眼裡，一般人認為的「乾淨」，在工程師眼裡簡直像沙塵暴一樣。對於線寬僅有 2 奈米或 3 奈米（相當於頭髮直徑萬分之一）的晶片而言，空氣中一顆微小的塵埃，就是一顆足以毀滅世界的隕石。

因此，傳統的過濾思維並非治本之道，我們需要的是原理截然不同的過濾方案。這套技術的雛形，最早可追溯至二戰時期的「曼哈頓計畫」。

HEPA 的前身，誕生於曼哈頓計畫！

1940 年代，製造濃縮鈾是發展原子彈的關鍵。然而，若將排氣直接排向大氣，會導致致命的放射性微粒擴散。負責解決這問題的是 1932 年諾貝爾化學獎得主歐文·朗繆爾（Irving Langmuir），他是薄膜和表面吸附現象的專家。他開發了「絕對過濾器」（Absolute Filter），其內部並非有孔的篩網，而是石綿纖維。

有趣的來了，如果把過濾器放到顯微鏡下，你會發現纖維之間的空隙，其實比某些被攔截的粒子還要大。那為什麼粒子穿不過去呢？這是因為在奈米尺度下，物理規則與宏觀世界完全不同。極微小的粒子在空氣中飛行時，並非走直線，而是會受到空氣分子撞擊，而產生「布朗運動」（Brownian Motion），像個醉漢一樣東倒西歪。

當粒子通過由緻密纖維構成的混亂迷宮時，布朗運動會迫使它們不斷轉彎、移動，最終撞擊到帶有靜電的纖維上。這時，靜電的吸附力會讓纖維就像蜘蛛網般死死黏住微粒。那些狂亂移動的奈米刺客，就這樣被永久禁錮迷宮中。

現在最常見的 HEPA 材料，是硼矽酸鹽玻璃纖維。

現代 HEPA 濾網最常見的核心材料為硼矽酸鹽玻璃纖維。這些玻璃纖維的直徑通常介於 0.5 至 2 微米之間，它們在濾網內隨機交織，像是一座茂密「黑森林」。微粒進入這片森林後，並非僅僅面對一層薄紙，而是得穿越一個具有厚度且排列混亂的纖維層，微粒極有可能在布朗運動的影響下撞擊並黏附在某根玻璃絲上。

除此之外，HEPA 濾網在外觀上還有一個極具辨識度的特徵，那就是像手風琴般的摺紙結構。濾材會被反覆摺疊、摺成手風琴的形狀，中間則用鋁箔或特殊的防潮紙進行結構支撐，目的是增加表面積。這不僅為了捕獲更多微粒，而是要「降低過濾風速」。這聽起來可能有點反直覺：過濾不是越快越好嗎？

其實，這與物理學中的流速控制有關。想像一條水管，如果你捏住出口，水流會變得湍急；若將出口放開並擴大，雖然總出水量不變，但出水處的流速會變得緩慢。對於 HEPA 濾網而言，當表面積越大，單位面積所需承載的空氣量就越少，空氣穿透濾網的速度也就越低。

低流速代表微粒停留在濾網內的時間也更久，增加被捕捉的機會。此外，越大的表面積也為 HEPA 濾網帶來了高「容塵量」，延長了使用壽命，這正是它能夠稱霸空氣清淨領域多年的主因。

然而，即便都叫做 HEPA 高效率空氣微粒子過濾網 (High Efficiency Particulate Air filter)，但每個 HEPA 的成分與結構還是會不一樣。例如 安麗逸新空氣清淨機 SKY ，其標榜「可過濾粒徑最小至 0.0024 微米」的污染物，去除率高達 99.99%。

0.0024 微米是什麼概念？塵蟎、花粉、皮屑或黴菌孢子，大小約在 2 至 200 微米；細懸浮微粒  PM2.5 大小約 2.5 微米，細菌也大概這麼大。最小的其實是粒徑小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」，大多數的病毒（如流感、新冠病毒）都落在此區間。對安麗逸新 的HEPA濾網來說，基本上通通都是可被攔截的榜上名單。

在過敏防護上，它更獲得英國過敏協會（Allergy UK）認證，能有效處理 19 大類、102 種過敏原，濾除空氣中超過 300 種氣態與固態污染物。

然而，同樣的過濾邏輯一旦進入半導體無塵室，就必須換一條更為嚴苛的技術路線。因為硼矽酸鹽玻璃纖維對晶圓來說有個致命傷，就是「硼 (Boron)」。

在半導體製程中，硼是常見的 P 型摻雜物，用來精準改變矽晶圓的電性。如果濾網有任何微小的破損、老化或化學侵蝕，進而釋放出極微量的硼離子，就可能直接污染晶圓，改變其導電特性，導致晶片報廢。

此外，無塵室要求的是比 HEPA 更極致的 ULPA（超低穿透率空氣濾網） 等級的潔淨度。ULPA 的標準通常要求對 0.12 微米 的粒子達到 99.999% 甚至 99.9999% 的超高攔截率。在奈米級的競爭中，任何多穿透的一顆微塵，都代表著一筆不小的經濟損失。

為了解決「硼」的問題並追求極限的過濾效率，材料學家搬出了塑膠界的王者，PTFE 也鐵氟龍。鐵氟龍不僅耐酸鹼、耐腐蝕，還能透過拉伸製成直徑僅 0.05 至 0.1 微米 的極細纖維，其細度遠勝玻璃纖維。雖然 PTFE 耐化學腐蝕，但它既昂貴且物理上也很脆弱，安裝時若不小心稍微觸碰，數萬元的濾網就可能報銷。因此，你只會在晶圓廠而非一般家庭環境看到它。

即便如此，在空氣濾淨系統中，還有一樣是無塵室和你家空氣清淨器上面都有的另一張濾網，就是活性碳濾網。

活性碳如何從物理攔截跨越到分子吸附？

好不容易將微塵擋在門外時，危機卻還沒有解除。因為空氣中還隱藏著另一類更難纏的大魔王：AMC（氣態分子污染物）。

HEPA 或 ULPA 這類物理濾網雖然能攔截固體微粒，但面對氣態分子時，就像是用網球拍想撈起水一樣徒勞。這些氣態分子如同「幽靈」一般，能輕易穿過物理濾網的縫隙，其中包括氮氧化物、二氧化硫，以及來自人體的氨氣與各種揮發性有機物（VOCs）。

為了對付這些幽靈，我們必須在物理防線之外，加裝一道「化學濾網」。

這道防線的核心就是我們熟知的活性碳。但這與烤肉用的木炭不同，這裡使用的是經過特殊改造的「浸漬處理（Impregnation）」活性碳。材料科學家會根據敵人的不同性質，在活性碳上添加不同的化學藥劑：

• 酸鹼中和：對付氮氧化物、二氧化硫等酸性氣體，會在活性碳上添加碳酸鉀、氫氧化鉀等鹼性藥劑，透過酸鹼中和反應將有害氣體轉化為固體鹽類。反之，如果添加了磷酸、檸檬酸等酸性藥劑，就能中和空氣中的氨氣等鹼類。
• 物理吸附與凡德瓦力：對於最麻煩的有機揮發物（VOCs，如甲醛、甲苯），因為它們不具酸鹼性，科學家會精密調控活性碳的孔徑大小，利用龐大的「比表面積」與分子間的吸引力（凡德瓦力），像海綿吸水般將特定的有機分子牢牢鎖在孔隙中。

空氣濾淨的終極邏輯：物理與化學防線的雙重合圍

在晶圓廠這種對空氣品質斤斤計較的極端環境，活性碳的運用並非「亂槍打鳥」，而是一場極其精密的對戰策略。

工程師會根據不同製程區域的空氣分析報告，像玩 RPG 遊戲時根據怪物屬性更換裝備一樣——「打火屬性怪要穿防火裝，打冰屬性則換上防寒裝」。在最關鍵的黃光微影區（Photolithography），晶圓最怕的是人體呼出的氨氣，此時便會配置經過酸性藥劑處理的活性碳進行精準中和；而在蝕刻區（Etching），若偵測到酸性廢氣，則會改用鹼性配方的濾網。這種「對症下藥」的客製化邏輯，是確保晶片良率的唯一準則。

而在你的家中，雖然我們無法像晶圓廠那樣天天進行空氣成分分析，但你的肺部同樣需要這種等級的保護。安麗逸新空氣清淨機 SKY 的設計邏輯，正是將這種工業級的精密防護帶入家庭。它不僅擁有前述的高規 HEPA 濾網，更搭載了獲得美國專利的活性碳氣味濾網。

關於活性碳，科學界有個關鍵指標：「比表面積（Specific Surface Area）」。活性碳的孔隙越多、表面積越大，其吸附能力就越強。逸新氣味濾網選用高品質椰殼製成的活性碳，並經過高溫與蒸氣的特殊活化處理，打造出多孔且極致高密度的結構。

這片濾網內的活性碳配重達 1,020 克，但其展開後的總吸附表面積竟然高達 1,260,000 平方公尺——這是一個令人難以想像的數字，相當於 10.5 個台北大巨蛋 的面積。這種超高的比表面積，是市面上常見濾網的百倍之多。更重要的是，它還添加了雙重觸媒技術，能特別針對甲醛、戴奧辛、臭氧以及各種細微的異味分子進行捕捉。這道專利塗層防線，能將你從裝潢家具散發的有機揮發氣體，或是路邊繁忙車流的廢氣中拯救出來，成為全家人的專屬空氣守護者。

總結來說，無論是造價百億的半導體無塵室，還是守護家人的空氣清淨機，其背後的科學邏輯如出一轍：「物理濾網攔截微粒，化學濾網捕捉氣體」。只有當這兩道防線同時運作，空氣才稱得上是真正的「乾淨」。

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在這裡介紹過了牛津大學網路研究所教授麥爾荀伯格（Viktor Mayer-Schonberger）和《經濟學人》（The Economist）雜誌資料編輯庫基耶（Kenneth Cukier）的《大數據》（Big Data: A Revolution That Will Transform How We Live, Work, and Think）這本好書，他們探討大數據（巨量資料）是什麼碗糕，大數據有什麼意義，還有大數據將如何改變我們的生活，對經濟、社會和科學會帶來什麼影響，我們又能如何趕搭上這波新潮流，如何懂得保護自己，避免個人資料和隱私受到侵害等等（請參見〈快準狠的大數據〉）。

這次他們把魔爪…哦不…觸手伸到了「教育」，寫了這本《大數據：教育篇：教學與學習的未來趨勢》（Learning with Big Data: The Future of Education），因為跟據他們的觀察，大數據正在跨入教育體系，對於全世界的教學與學習活動，勢必將產生極為深遠的影響，因此在這本書就是要談談大數據將如何改變教育。

他們舉出「大規模開放式線上課程」（MOOC）、可汗學院（Khan Academy）、Duolingo語文學習網站等案例。雖然這些線上課程早已不是新聞了，可是他們要再進一步告訴我們，當大數據的時代來臨，教育就不只 是上課聽講、讀書考試打成績、或是輕易選修更多科目而已。透過大數據，我們可以擁有史上最強大、具實證效果的工具，能夠瞭解「誰在學習」、「怎樣教學」與 「如何學習」這些重要的課題。

大數據讓我們前所未有的方式和觀點，看到究竟什麼有用、什麼沒用，以前不可能觀察到的種種學習阻礙，現在有辦法一一化解，大幅改善學生的學習成效，顛覆傳 統教學模式，造福更多學子。課程可以依據學生個人的需求做調整，真正做到因材施教，因為教師可以透過學生在線上學習時不經意的行為來判斷成效、調整教學內 容和順序，以及多次複習會造成學習瓶頸的困難觀念，甚至即時因應學生的反應而出招等等。教師的工作不會被教學網路和影片取代，而會變得更有效益、也更有 趣，因為能夠更專注針對學生作個人化的指導。

他們也認利用大數據分析，學校領導者和政府決策官員，也能用更低的成本提供更多教育機會，這些正是減少社會貧富差距、讓社經階層流動的重要因素；社會大眾 也能夠知道「學習」應當是怎麼一回事，打破教育主管機關和學校的壟斷地位，從而讓教育的本質和體制徹底翻轉。他們主張，大數據時代正是不斷學習的時代、翻 轉教育的時代！

不過大數據的應用是雙面刃，我們可能會把相關性誤判為因果，而且如果學生的個資無法被保護，其舊學習歷程被曝光，可是會影響日後的升學與就業。關於這方 面，《大數據：教育篇》引用了《大數據》的許多觀念和案例，例如誤將相關性當因果以及個資保護等等，所以建議也要去讀《大數據》這本書。

不過，盡信書不如無書，作者在西方遇到的問題，和我們在東亞遇到的，有很大的差異。最大的差異有兩點。

一個大差異，在一張很多網友在臉書分享的圖表清楚表達出來：圖裡有兩條軸線，第一條軸線為「歐美人才養成」，而第二條則是「台灣人才養成」，軸線將學習生 涯分成「學前」、「小學」、「國中」、「高中」以及「大學」等五個階段。「歐美人才養成」各階段的學習目標相當明確並且不同，學前做好生活管理、小學探索 環境、國中要開始找尋自己的夢想、高中則要面對生涯抉擇，而到了大學就要開始培養實務能力。

台灣人才培養的軸線，從「學前」一直到「高中」生涯，全是「讀書考試」，一直到「大學」時期，才要將「生活管理」、「探索環境」、「找尋夢想」、「生涯抉擇」以及「培養實務能力」一次統統完成，其中當然還少不了「讀書考試」。

歐美的教育偏向素質教育，相對於偏重考試的應試教育而言，較為注重體育、藝術能力和多元智能的培養，而真正的素質教育，目的在於讓學生能發揮個人潛能，各 展所長，並培養良好的品格，並不局限於學術上的才能。台灣的教育能夠篩選出很會考試（甚至還不見得會「讀書」哦）的學生，連公務系統都極度依賴考試，雖然 有好些公家工作幾乎不需要考試的技能。可是因為考試實在太浮濫，使得疲於奔命的教師能好好用心出題的時間都被嚴重壓縮，連有沒有認認真真地好好考考學生各 方面的學術能力都成問題，更甭提學術能力也非社會所需的全部。

另外一個差異是，台灣的教育太過注重標準答案，可是嚴重扼殺學生的創意。但是歐美的教育很注重個人的啟發，所以頂尖的人才在歐美的教育環境，往往可以更容 易發揮出他們的潛力，表現出他們充沛的創造力。可是他們的對素質一般的學生，反正做得不見得比台灣好。台灣的教育環境，讓學生拚命練習考試、練習考試再練 習考試，讓學生的程度比起歐美整齊的多。以我和朋友們在美國唸博班當助教的經驗來看，台灣學生的程度差異在一個班中，算是比較整齊的，成績優劣幾乎憑個人 努力付出多寡。可是在美國大學，尤其是公立學校，大部分的學生，在數理方面真的很不行！

舉個例子來說，我們常常看到學生在實驗數據中，他們嘗試要把上噸的鹽溶在小燒杯裡，或者把實驗桌上的小鉛球射上火星，因為連單位都搞錯了Orz 有位老師在普通生物學考題上問學生什麼是pH值，居然有四分之一的學生選擇「它不存在」；還有老師指出，大四的學生，居然有兩成回答果蠅的基因數量是小於 一，另外兩成寫無窮大（正確數目大約是一萬多），他說那四成學生基本上是「完全的廢物」；還有很多搞笑的事，真是罄竹難書。面對這些學生，教授們的態度往 往是「放棄」，可是大數據或許能讓這情勢反轉。

台灣的教育環境，往往比歐美更善待中上程度的學生，用嚴酷的練習考試來磨練他們的能力，可是卻嚴重地忽略了頂尖人材的教育，而且也幾乎完全沒有為培養社會 各界的領袖所準備。台灣的大學，就算連頂尖的台大和清大，大致上都還是停留在訓練優異的幹部為主，教授的教學方式和內容，和其他大部分的大學幾乎沒差太 多，頂多深度有一些差異而已。可是，就拿美國來說，頂尖大學的目標是在培養頂尖的領袖！一流大學的目標是在培養社會各界菁英、二流大學的是在培養優異的幹 部、三流大學的是在培養良好的基層員工等等。所以，很不幸的，台灣的大學可能在培養優異的幹部上很稱職，可是要成為社會各界菁英，就只能靠學生自己的努力 和見識，領袖的話就算了。

要培養出優異的幹部，大數據的應用應該有其優勢，可是社會菁英和領袖的培養，大數據或許無用武之地，因為大據數無法告訴你過去未曾發生的事情，也無法預測 和產生出創新，因此對於台灣的教育，大數據可以提高學生的學業，可是五育的訓練，以及領袖和社會菁英的培養，我們可能先不要去思考什麼大數據之類的，先從 整體教育環境下手才比較實際。

關於教育，這裡只能點出冰山一角，我也沒有標準答案，但請容我在此私心介紹一位好友謝宇程在商周的高人氣專欄「學與業壯遊」，裡頭有很多很多問題，我們必須繼續思索。

台灣教育問題多如牛毛，不過我們不必對台灣教育灰心，看了以下影片，你應該會很感動，希望還是在的：

本文原刊登於【GENE思書軒】，並同步刊登於The Sky of Gene。

在紐約、倫敦、阿姆斯特丹或是其他任何一座現代大型城市中，數百萬棟建築聚在一塊兒，而每年總有幾千棟會被大火吞噬。消防隊有沒有可能事先預知哪一棟建築將竄出火花？有關部門又該如何決定資源的配置以因應潛在的嚴重意外？
 
過去看似無解的難題，巨量資料時代的來臨與資料探勘（data mining）技術的發展，或許帶來解決問題的一道曙光。
 
巨量資料時代
 
巨量資料在當今諸多領域都是熱門話題。用最簡單的話講，巨量資料就是數據資料的資料量大到難以進行分析、搜尋或是處理。目前我們的社會正以爆炸性的速度產生各種資料。根據IBM的報告，自人類有歷史以來，有90％的資料是在過去的兩年中被創造出來。
 
巨量資料主要來自電腦、智慧型手機、社群網站、各種錄影設備以及網路。不過隨著電腦運算能力與時俱進、軟體逐漸高度專業化，我們開始有能力處理並使用這些大海般的資料數據，也就是能開始進行資料探勘的工作。
 
資料探勘
 
回到火災的話題上，利用新科技與新軟體，各地消防部門的風險管理員得以分析一拖拉庫的資料數據。透過整合建築物、街道、水路、運輸管線、貧窮、屋齡、空屋、有無電氣問題、灑水器數量與位置、有無電梯等等與火災相關的資訊，與消防意外事件數、火災傷亡人數疊合，便能製作出一份「災害風險地圖」。
 
這張地圖對於消防部門助益極大。首先，消防部門能有效部屬應對不同事故所需的資源，例如化學火災或車禍，在災害發生第一時間就擁有正確的救難設備與資源。
 
其次，各地區消防員的訓練能依照各地災害風險的不同量身打造；進行例行性的消防檢查時，消防員也能從中得知哪些是風險最高的建築物，需要優先拜訪。而在此之前，消防員的例行檢查都是隨機進行的。
 
第三，對於那些住在災害風險高的建築物的居民，消防部門也能提供他們如何提升安全指數的改善建議。
 
最後，這套系統能作為消防部門決策的依據，根據風險高低制定救災優先順序。風險最高的地區需要最短的救災反應時間。同時，災害風險地圖也能協助指揮救災資源的配置。
 
不過，一切才剛開始，防災地圖未來有十足的發展可能性。比如說，未來消防車上將配置能顯示技術資訊與風險資料的螢幕，從社群媒體上取得資料也是考慮中的方案。
 
目前消防部門碰上所有推動防災工作的人都會遭遇的問題：他們無法證明火災發生次數的下降是否為災害風險地圖的功勞，某些「原本」應該付之一炬的建築，是否因為這份地圖而被拯救。或許只有透過長期的追蹤，這份火災的風險地圖才能在持續下降的數據當中，展現它的價值。

（本文由科技部補助｢新媒體科普傳播實作計畫─重大天然災害之防救災科普知識教育推廣｣執行團隊撰稿／2014年/3月）
 
責任編輯：鄭國威│元智大學資訊社會研究所

本文原發表於行政院科技部-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！

《精準預測：如何從巨量雜訊中，看出重要的訊息？》（The Signal and the Noise: Why So Many Predictions Fail—but Some Don’t）是一本非常值得期待的好書，Amazon.com就把《精準預測》評選為2012年最佳非文字書籍第一名！這不意外，因為Amazon.com就是精準預測顧客品味而稱霸零售業的XD 《精準預測》長居《紐約時報》（The New York Times）和Amazon.com的暢銷排行榜。

以一本談統計和預測的書而言，《精準預測》暢銷得異常。可是讀了《精準預測》之 後，就完全不意外了，因為《精準預測》真的是本很好看的書！雖然是處女作，不過席佛卻能把統計預測這看似乏味的事，解說成是世界上最有趣的玩意兒之一！他 對統計預測在經濟學、政治學、氣候學、地震學、流行病學、電腦科技、棒球、德州撲克、體育賭博等等領域，都有獨到和精闢的見解，讀這本《精準預測》是一趟樂趣無窮的知性之旅！

討論大數據的書開始變多，所以有了大數據，我們對這個世界的各方面，就能做出更好的預測嗎？各行各業和各學門，是否都要擁抱大數據呢？《大數據》（Big Data: A Revolution That Will Transform How We Live, Work, and Think）告訴我們，在大數據時代，可以不必在乎因果的問題，還有不擔心雜訊（請參見〈快準狠的大數據（Big Data）〉）。

可是預測天才奈特．席佛（Nate Silver）卻在《精準預測》指 出，其實關鍵還是人的解讀，不是純粹的數字而已。而最難預測之處在於，我們要懂得分辨出哪些是無意義的雜訊，哪些才是關鍵的訊號。如果誤把雜訊當訊號，做 出來的預測，不管用的數據有多龐大，都不會準確，而且嚴重的謬誤與損失還會迎面而來！數據導向的預測會成功也會失誤，數據並非多就是美，要求更多數據之 際，人更應該自我要求模型的正確。

席佛是美國當代知名的統計與預測鬼才。據說他從小就對數字與思考展現興趣與天分，六歲便開始預測棒球賽事。他進入芝加哥大學主修經濟學，並在大三前往倫敦 政經學院研修一年。大學畢業後，進入安侯建業事務所（KPMG）擔任顧問。在安侯建業雖然他有一份穩定高薪的工作，可是卻不是他真正想要的。

閱讀全文：

精準預測的訊號與雜訊

在紐約、倫敦、阿姆斯特丹或是其他任何一座現代大型城市中，數百萬棟建築聚在一塊兒，而每年總有幾千棟會被大火吞噬。消防隊有沒有可能事先預知哪一棟建築將竄出火花？有關部門又該如何決定資源的配置以因應潛在的嚴重意外？
 
過去看似無解的難題，巨量資料時代的來臨與資料探勘（data mining）技術的發展，或許帶來解決問題的一道曙光。
 
巨量資料時代
 
巨量資料在當今諸多領域都是熱門話題。用最簡單的話講，巨量資料就是數據資料的資料量大到難以進行分析、搜尋或是處理。目前我們的社會正以爆炸性的速度產生各種資料。根據IBM的報告，自人類有歷史以來，有90％的資料是在過去的兩年中被創造出來。
 
巨量資料主要來自電腦、智慧型手機、社群網站、各種錄影設備以及網路。不過隨著電腦運算能力與時俱進、軟體逐漸高度專業化，我們開始有能力處理並使用這些大海般的資料數據，也就是能開始進行資料探勘的工作。
 
資料探勘
 
回到火災的話題上，利用新科技與新軟體，各地消防部門的風險管理員得以分析一拖拉庫的資料數據。透過整合建築物、街道、水路、運輸管線、貧窮、屋齡、空屋、有無電氣問題、灑水器數量與位置、有無電梯等等與火災相關的資訊，與消防意外事件數、火災傷亡人數疊合，便能製作出一份「災害風險地圖」。
 
這張地圖對於消防部門助益極大。首先，消防部門能有效部屬應對不同事故所需的資源，例如化學火災或車禍，在災害發生第一時間就擁有正確的救難設備與資源。
 
其次，各地區消防員的訓練能依照各地災害風險的不同量身打造；進行例行性的消防檢查時，消防員也能從中得知哪些是風險最高的建築物，需要優先拜訪。而在此之前，消防員的例行檢查都是隨機進行的。
 
第三，對於那些住在災害風險高的建築物的居民，消防部門也能提供他們如何提升安全指數的改善建議。
 
最後，這套系統能作為消防部門決策的依據，根據風險高低制定救災優先順序。風險最高的地區需要最短的救災反應時間。同時，災害風險地圖也能協助指揮救災資源的配置。
 
不過，一切才剛開始，防災地圖未來有十足的發展可能性。比如說，未來消防車上將配置能顯示技術資訊與風險資料的螢幕，從社群媒體上取得資料也是考慮中的方案。
 
目前消防部門碰上所有推動防災工作的人都會遭遇的問題：他們無法證明火災發生次數的下降是否為災害風險地圖的功勞，某些「原本」應該付之一炬的建築，是否因為這份地圖而被拯救。或許只有透過長期的追蹤，這份火災的風險地圖才能在持續下降的數據當中，展現它的價值。

（本文由科技部補助｢新媒體科普傳播實作計畫─重大天然災害之防救災科普知識教育推廣｣執行團隊撰稿／2014年/3月）
 
責任編輯：鄭國威│元智大學資訊社會研究所

本文原發表於行政院科技部-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！