企業防災：導言

本文與 Panasonic 合作，泛科學撰文 

●以下科學研究內容作為知識分享，不直接與Panasonic A La Uno全自動洗淨馬桶產品功能連結

在做家務的痛苦排行榜上，「刷馬桶」絕對名列前茅。明明天天都在沖水，但過不了幾天，馬桶內壁邊角總會浮現黃黃的水垢、角落發黑的霉斑，甚至是那些刷掉又長出來的粉紅色污垢（黏質沙雷氏菌）。

許多市售衛浴設備常標榜「神奇抗污」或「永久不沾」，讓人誤以為安裝後便能永保潔淨。然而從材料科學的角度來看，世上並無能使污垢憑空消失的魔法。所謂「耐污」的實質機制，並非打造完全不沾染髒污的材質，而是調整表面的物理與化學屬性，使水垢和微生物難以強力附著。一旦降低了污垢與內壁之間的附著力，透過日常水流沖刷，便能輕易地將髒污帶走。

為什麼污垢「黏不住」？ 

要搞懂為什麼某些特殊表面能做到「耐污」，我們得先像偵探一樣，拆解馬桶裡的髒污究竟是怎麼「抓緊」材料表面的。馬桶內壁的污垢主要有兩大難纏的元兇：

1. 水垢與礦物沉積*1：我們日常使用的自來水中含有鈣、鎂等金屬離子。當水滴在表面經歷反覆的濕潤與蒸發乾燥循環時，這些離子會逐漸結晶析出，變成硬度極高、緊緊「卡」在微觀縫隙裡的礦物質水垢。
2. 生物膜與有機物*2：包含尿液中的無機鹽、油脂殘留，以及細菌入侵後分泌出像超強膠水一般的聚合物，所組成的黏滑防禦大本營。

這兩大類污垢想要在材料上「落腳」，前提是它們必須能在表面找到足夠的附著點與黏合力。那麼，材料科學家是如何讓這些髒污「站不穩」的呢？答案就藏在「表面能（Surface Energy）」與「濕潤性（Wettability）」這兩個核心概念中。

當我們把水滴在某個表面上時，水滴會聚成一顆圓滾滾的水珠，還是迅速攤平開來？這取決於表面的特性：

• 疏水路線（Hydrophobic）*1：具備低表面能的疏水表面，能顯著減少水分子或污染物與表面之間的極性作用力與氫鍵。水滴在這種表面上會因為表面張力而收縮成水珠，當水珠滾動滑落時，就能順便把表面的灰塵與礦物質顆粒帶走，這就是著名的「自清潔效應」。
• 親水路線（Hydrophilic / Superhydrophilic）*2：相反地，極度親水的超親水表面則會強烈地吸引水分子，在材料最外層形成一層薄薄的「水化層（Hydration Layer）」。這層水化層就像是實體的液體盾牌，讓油污、蛋白質或細菌無法直接接觸到材料基底，只能漂浮在水膜上方。

如果要用攀岩來比喻：傳統粗糙的表面就像是有許多凹槽的攀岩牆，髒污就像攀岩者，需要找到落腳點並用力撐住才能攀附；而我們做的是抽掉把手點，或是在把手上塗上潤滑油，讓髒污找不到施力點，自然難以停留。

不給細菌「握手」的機會

解決了水垢，下一個更棘手的對手是「細菌」。

馬桶內壁那些黑黑粉粉、摸起來滑滑的污垢，在微生物學中被稱為「生物膜（Biofilm）」。細菌並不是孤立生長的，當單顆細菌落在表面後，如果覺得環境舒適，它就會開始分泌胞外聚合物（EPS），這是一種天然的超強膠水。細菌們用這種膠水把自己與同伴緊緊黏在一起，並築起堅固的防禦堡壘，這時一般的沖水就很難把它們沖洗乾淨了。

根據《Nature Communications》與《Microsystems & Nanoengineering》的學術期刊研究指出，要阻止生物膜形成，除了化學上的抗菌，材料的「表面微幾何結構」扮演了至關重要的角色。

材料科學領域中有一個著名的「附著點理論（Attachment Point Theory）」：

1. 粗糙與微孔洞表面：如果材料表面存在許多微小的裂縫、氣孔或微米級凹洞，細菌（體積通常約 1 到 3 微米）就會興高采烈地鑽進這些小凹槽裡。這些凹槽不僅提供了極佳的機械咬合支點，還能幫細菌擋掉水流的沖刷。
2. 極致平滑與微結構表面：相反地，如果材料表面做到極致平滑，完全沒有微米級的缺陷；或者反過來設計出尺寸遠小於細菌的奈米結構，細菌的足跡構造（如鞭毛或纖毛）就無法在表面找到穩固的「接觸附著點（Contact Points）」。

當細菌發現自己在這個表面上連「手都握不緊」、隨時會被水流吹走時，它就無法順利定殖並分泌膠水築巢。此外，現代衛浴結構在設計時，也越來越強調「一體成形」與「無接縫工藝」。消除接縫與死角，等於直接拔除了細菌與水垢最喜歡的避風港。

當材料、結構與流體科技組隊聯防 

了解了材料化學與微觀幾何，我們就能勾勒出一座現代耐污馬桶的完整防禦體系：【材料層（低附著力）】+【結構層（無縫平滑）】+【動態流體層（泡沫與水流剪切力）】= 高效清潔！

以市面上備受矚目的 Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶為例，就是將材料科學、結構工程與流體力學發揮到極致的典型代表：

1. 材料層：有機玻璃系新素材

A La Uno 全自動洗淨馬桶採新開發的「有機玻璃系新素材」（以壓克力高分子為基礎研發的衛浴專用材料，這類高分子成形技術亦被廣泛運用於大型水族館高壓觀景窗與飛機機艙罩）。這種材料表面具備極佳的疏水性與耐水垢特性，水滴不易長時間攤平停留；材質堅固、不易破裂，耐刮、不易造成細小傷痕。通過實驗測試，這種素材配合泡沫洗淨，在沖洗後能有效沖刷掉高達 99.99% 的大腸桿菌，從源頭阻斷細菌定殖。

2. 結構層：無接縫工藝與三重防濺防護

在宏觀結構上，A La Uno 全自動洗淨馬桶採用無水箱沖水與便器、溫水洗淨便座一體成型設計，減少傳統水箱與座體之間的結構層次及接縫，並搭配可動迴轉式排水系統完成沖洗。更貼心的是其「三重防護」設計：

• 泡沫防護：在水面上製造一層充沛的泡沫緩衝層，有效抑制男性站立小便時的尿液與污水飛濺；
• 外圍防護：馬桶邊界特別設計了高約 3mm 的水檔，防止液體延著外壁滴落至地板；
• 測漏防護：便座與馬桶本體採用不外露的防護設計，避免液體從縫隙飛濺滲漏。

3. 動態流體層：雙效泡沫洗淨、漩渦水流與 nanoe™ X

當污垢降落在馬桶內壁時，A La Uno全自動洗淨馬桶 的動態流體科技便接手進行徹底打掃。其「雙效泡沫洗淨」會先釋放直徑約 5mm 的「毫米泡沫」包裹並帶走大塊髒污，再透過直徑約 60微米的「微米泡沫」深入微觀縫隙，徹底溶解殘餘的油脂與細微污垢。接著，配合高度清潔力的「漩渦型強力水流」，利用旋轉產生的流體剪切力，一口氣將附著力已被削弱的污垢剝離並沖走。此外，Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶還搭襯了 nanoe™ X 健康科技，釋放氫氧離子有效抑制異味與髒污，維持空氣與內壁的良好衛生狀態。

科技讓生活變輕鬆，但物理法則依然誠實

從材料化學的低表面能設計，到微觀幾何的附著點控制，再到流體力學的水流沖刷，一座現代抗污馬桶的演進，縮影了人類如何運用基礎科學來解決日常生活痛點的智慧。

我們習慣將衛生清潔想像成一場與細菌髒污的硬碰硬死鬥。然而，A La Uno全自動洗淨馬桶 等現代衛浴技術的突破，展示了材料科學的另一種聰明思維：不靠強酸強鹼硬打，而是透過物理與化學邏輯，將「污垢固著」的機率降到最低。

當材料科學與現代衛浴技術結合，刷馬桶不再是一件令人頭痛的辛苦瑣事。透過這些前沿科技的加持，我們得以從繁重的家務勞動中解放，享受更加乾淨、舒適且有品質的日常生活。

*1 參考論文：A metallic anti-biofouling surface with a hierarchical topography containing nanostructures on curved micro-riblets

*2 參考論文：Brushing up functional materials

採訪編輯 / 陳妤寧

本文由科技部補助，泛科學獨立製作

隨著資通科技的發達和普及，救災相關的平台在網路上紛紛湧現。工研院開發的「GeoThings 救災資訊協調平台」，著眼於如何在大量的資訊流之中，提供救援單位更好的協調工具，也透過災情回報的機制，讓救援單位更了解各地的物資與人力分布情形，避免社會資源的重複和浪費。

一個救災資訊協調平台同時具有資訊的 Input 端和 Output 端，Input 端包含政府單位如水利署、水保局、氣象局、NCDR 災防中心所提供的災情資料庫，另外還有各地災區透過網路或電話回報的災情資訊。Output 端則以防災地圖的形式呈現，讓官方、民間的救援組織可以更了解哪裡缺乏物資、哪裡道路順暢。以開放平台的形式提供這些資訊，可以有效減少因仰賴媒體有限的報導，而使資源一窩蜂的傾注於少數特定災區的情形。

除了大家已經習慣的網頁（web）介面之外，隨著行動裝置的發達，應用程式（app）以另一種操作介面、提供相同的操作功能，讓在災區的無論是受災方或救災方，都能夠以手機（硬體）搭配 app（軟體），以比在辦公室來得更利於移動的方式來運用救災平台的功能。

究心科技（GeoThings）的技術團隊以地理圖資為基礎，在受災方和救災方之間搭起更有效率的橋樑。本篇文章專訪了究心科技的執行長莊國煜，為我們解釋救災資通工具的基本觀念，並分享究心科技的發展歷程。

座標簡訊，「離線使用」在災時的重要性。

究心科技最早的產品發想是座標簡訊，也就是在文字訊息之外加入地理資訊，利用 app 抓取 GPS 訊號、將座標轉換成 URL（網址）的形式寫在簡訊中發送並回報。雖然大家現在都習慣直接用 Facebook 或 Line 來傳遞訊息，但在災難發生時，網路連線設備本身也可能受到損害，或是因為大家都急於登入社群網站報平安，而導致網路連線壅塞。而發送簡訊所需的頻寬遠比網路來得低，不論有沒有網路、是不是智慧型手機，簡訊是對最多數人而言最為方便的工具。而智慧型手機還可搭配拍照功能，app 可在網路訊號較佳的時候上傳，提供資訊彙整平台各地的災情資訊。

提到災時的「離線使用」需求，必須同時介紹 OpenStreetMap（開放街圖，簡稱OSM）。OpenStreetMap 採用類似 Wikipedia（維基百科）的協作與共用模式，任何使用者都可以編輯繪製，並且以開放資料庫授權（ODbL）釋出資料，提供給任何人從事加值應用。在海燕颱風來臨之前，就有志工在菲律賓當地協助繪測，預先標示出避難所、物資可運入的港口、停機坪和道路資訊，協助災害救援工作的布局；災後則標出各地受災區域、以及最新的交通狀況，例如哪裡有車禍？哪裡施工中？這些資訊使紅十字會、慈濟或 OCHA（聯合國救災協同組織，Office for the Coordination of Humanitarian Affairs）或其他救災組織可以更順利的拓展救援工作。且 OpenStreetMap 圖資系統可在離線時操作，在網路不通、無法使用大家目前最習慣的 Google Map 時，OpenStreetMap 就像前述的簡訊一樣，成為離線狀態下的最佳選擇。

除了政府開放資訊，群眾外包更是重要的資訊來源。

「各國政府在災時皆會提供高解析度衛星圖，但對救災組織來說，更有用的是當地社群回報的現地災情訊息。無論是文字敘述或是照片回傳，這些資訊依地理位置和既有的圖資重合之後，可以成為救援組織判斷如何分配人力和物資的一大助力。」莊國煜執行長認為在政府提供的資料之外，民間社群的資訊彙整以及不同組織之間的橫向溝通，是更大的挑戰。

事實上，台灣的政府單位已經累積了許多防災資訊匯集的經驗，並且由國家災害防救科技中心來統整發佈。不過如上所述，在災難發生時，除了仰賴官方提供的正確訊息、或開放資料庫（Open Data）以供平台串接；各地災區的細節資訊，更需要民間志工以及網路社群加入協助，這種自下而上的資訊匯集模式，正是近年來風行的群眾外包（Crowdsourcing），也是救災平台希望得以彙整協調的一大資訊來源。

工具做好之後，還需考慮「使用者」。

究心科技發展救災平台的最大目的，就在於為救災組織提供一套完整的工具、一個橋接和整合資訊的平台介面，來優化整個救災流程。然而在推廣方面，若使用這套 app 機制回報災情的用戶太少，在災情彙整上的來源也就有限；另一方面，對最主要的使用者——救災組織——而言，不少組織還未習慣以新的資通工具取代過去的通訊器材，而不同組織之間的信仰、邏輯、習慣的做事方式也都不同。

「想要真正解決救災流程的問題，不是做好一個 app 或一個網頁丟出去就可以解決的。」莊國煜執行長表示。無論是在志工端或組織端，都需要長期的溝通和經營，了解對方的需求和反饋，才可能成就一個真正有用的「救災工具」。

因此究心科技採取看似「繞遠路」的方式，決心從志工端的使用習慣開始耕耘。究心科技和台灣大哥大基金會合作，推出了「微樂志工」平台，媒合 NPO 和志工之間的需求，NPO 可以在平台上刊載志工需求，例如哪裡需要多少人協助做什麼事、名額、期限等等，還包含了後台表單下載、以 QR code 簡化報到流程等功能支援。NPO 無需再多花錢、或是為了和多個單位串接而奔波。志工則可綜覽並報名各地的志工機會，並累積自己的「志工履歷」；這對許多要求學生累積服務時數的學校而言是十分有用的工具。

這些熟悉網路工具的年輕世代，正是究心科技想瞄準的志工族群。唯有從平日對這些資通工具的使用習慣開始培養起，在災難來臨時才不需另外熟悉一套「防災 app」。只要打開平常習慣瀏覽的志工需求平台，就可以知道各地的需求。未來究心科技會再加入地圖和回報機制，現階段以培養志工端對於這套工具的粘性為目標。

公益公司，整個社會都是利害關係人。

究心科技目前有七位成員，是工研院資通所第一屆 Spin-off（衍生）出來的第一個社會公益領域的新創事業，屬於公司型態，但章程則為公益公司法。公益公司的精神意味著除了股東利益極大化之外，更納入整個社會作為公司的利害關係人，避免企業在追求利益極大化的同時忽略了對社會造成的「外部成本」。

莊國煜執行長認為防救災的相關科技正需要以公益公司的態度處理，因為防救災屬於整個社會需要面對的問題。研發團隊固可以提供技術與維護作為獲利模式，但不應侷限於狹隘的股東利益，而是納入全社會的福祉考量。如何善用工研院的背景和政府單位的資料庫合作、以及透過和台灣大哥大基金會的合作，持續經營和 NPO 之間的關係，是究心科技未來將持續發展的目標。因為「工具」的價值，最終仍須回到「人的使用」上才能有效地發揮。「究心」正代表了「一切科技終究需要回歸人心」。（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）

本文原發表於行政院科技部-科技大觀園「專題報導」。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！

責任編輯：鄭國威｜元智大學資訊社會研究所

企業防災系列專題：

• 企業防災（一）：電網防災，台灣土地亮起來
• 企業防災（二）：智慧防災，訊息傳遞不停歇
• 企業防災（四）：列車防災，乘客安全擺第一
• 企業防災（五）：協力防災，廠商政府作伙拼

本文由科技部補助，泛科學獨立製作

作者：李杰翰 | 國立臺灣大學地理環境資源學系

災害來臨的時刻，台灣鋪天蓋地的電訊網路成為安定人心的力量，一通電話、一封簡訊，就能聯繫身處各地的家人朋友。這次專訪邀請到中華電信石木標總經理，為我們解釋在災害發生時，中華電信如何維護電信服務的品質，以及在預警簡訊與智慧防災技術的推動成果。

電信技術不斷線 海纜故障別害怕

天災發生時，當務之急是災區的對外聯絡。除了透過災區僅存的固網通信外，仍可運用無線通信技術，例如微波、行動電話及衛星通信進行聯絡，尤其是後兩者具備高度機動性，可以在最短時間內進行警告通報以避免災害擴大，並提升救難能量。

「海底通訊電纜」負責跨國電信傳輸，是以絕緣材料包裹、鋪設在海底的導線。海纜故障可能有以下原因。在自然因素方面，包括海水腐蝕、生物侵蝕、海底濁流、地震引起的海底土石變化等，均可能造成海纜磨損或拉斷；在人為因素方面，包括船舶下錨、起錨、捕魚、採集砂石、疏浚工程及其他直接碰觸到海底的作業，也有可能損壞或拉斷海纜。

如有以上情況發生，中華電信會先確認海纜故障的範圍。由於在規劃海纜通信網路時，不論是語音、企業客戶或網際網路等各方面，均採取「多重路由」及相互支援方式佈建。因此當小範圍海纜發生故障時，工程師會透過平時準備好的「雙路由」及自動支援機制，迅速將故障電路切換至「保護路由」以避免服務中斷；或透過適當的電路調度支援，讓通信網路迅速恢復正常運作。

如果短期內發生多條海纜故障，上述方式無法完全因應時，將啟動緊急應變計劃：總經理立即召集成立緊急應變措揮中心，連絡國內外電信機構，進行電路調度與支援恢復作業。除優先支援國防、飛安、金融等重要電路外，也會同時啟動企業客服、語音服務及網際網路等電路調度來支援。

莫拉克風災 災區設備搶救全面啟動

2009年莫拉克颱風重創大高雄地區，甲仙、那瑪夏、六龜、桃源、茂林等鄉鎮電信設備損失慘重，中華電信採取了緊急應變措施。他們在全國最易罹災地區，擁有高度機動性及越野功能之救災搶修車8部，在必要時火速進行搶救。無論是設備、傳輸或電力供應，中華電信在這些地區均有｢超乎規格」的資源投入，以達到｢多重迴路」、｢複式涵蓋」、｢備用電力超過24小時」等多重支援的方式，確保網路可靠度。

為確保高危險地區的通訊品質，中華電信也結合其他電信業者，以共構方式，建置具備光纖、微波、衛星等設施，組成高抗災通信平臺。第1期的高雄「那瑪夏區」在2010年6月先行完工。第2期，茂林區、桃源區、六龜區、杉林區、鳳山區等5處也於2011年1月建設完成。

細胞廣播 地震預警收得到

2011年發生的311大地震中，我們見識到日本運用行動通訊傳遞地震速報的成效。其簡訊是透過強制的「細胞廣播」來發送，在台灣是否也有類似的技術呢？

其實關於科學數據的發布，還是要仰賴政府相關單位的提供與整理，電信業者主要是扮演提供傳播平台的媒介。以日本的例子來看，在法律層面，日本政府為了推動緊急地震速報服務，公部門積極修訂氣象業務法等相關法令，制定整體政策，以做為公部門與電信業者界定權責的法源依據。

而在技術層面，日本參考國際標準的細胞廣播技術（Cell Broadcast System，CBS），大幅修訂CBS傳送流程及參數等技術規格，制定日本特有的地震海嘯警報系統（Earthquake Tsunami Warning System，CBS）。一般市售手機並沒有支援這個服務，目前支援手機多為客製化的日系品牌，故他國較難採行這種方法。

考量國情不同，台灣在未來將視4G網路功能與手機的搭配，推出與日本類似的細胞廣播服務。2009年發生莫拉克颱風後，中華電信立即研發類似CBS功能的「災害緊急應變訊息通報系統」，並於2010年開放服務。此系統可針對指定區域內的手機及市話發佈緊急訊息，通知民眾採取防範措施或即時撤離。

例如2010年的凡那比颱風來襲時，該系統首次在高雄那瑪夏、甲仙、杉林等易致災區發佈行動簡訊和市話語音通報服務，此次颱風該區無一傷亡；蘇花、中橫及南迴公路等坍方危急時，也會有用路人避難的通知；311大地震時，政府也藉由此系統，發布台灣有史以來第一次的海嘯警報簡訊。

智慧防災 雲端監測整合巨量資料

智慧聯網是人與物、物與物之間透過網路連結的智慧生活應用服務。未來若能在防災工作中導入智慧聯網，就可以產生一個連接眾多感測器（Sensor）的平台，並在各感測器之間進行大規模資訊交換，進一步發展更迅速的監測、控制、查詢的功能。將智慧聯網應用在防災服務上，首先要大規模的佈設環境監控的感測器，並確保感知器可以穩定且精確的將監測數據回傳。數據回傳需要穩定又快速的網路建設，因此在不易施工的偏遠地區，甚至要透過2G、3G等無線通訊模組將監測數據回傳。

大量的監測數據及監視影像回傳後，需要能處理巨量資料的「雲端資源池」，並透過跨機關的數據共享，協助防災主管機關進行應變分析以提升決策效率；當防災主管機關決定應變策略後，需立即以各種管道將訊息通報民眾。

而中華電信在智慧防災領域上的拓展，以「eSAV雲端監測平台」最具代表性。eSAV是emergency Sensor Alert Video surveillance Platform 的縮寫，包括監測、緊急通報、資料儲存與分享的功能。中華電信的監測設備整合了視訊、水位、雨量及地震儀等專業設備。而緊急通報除了常見的市話、手機語音簡訊外，亦提供低頻廣播。資料交換方面，以中華電信的雲端機房和橫跨各地的備援機制，提供最安全的儲存與管理服務。

eSAV平台的應用願景是實現巨量資料運算及橫向分享。資料交換平台可與政府各防災監測部門洽接，整合所有必需的資訊，提供各部門資料交換的單一窗口。

透過這次專訪，我們不但了解了中華電信如何在災害發生時排除內部設備故障，更認識到電信在未來防救災領域無限大的拓展空間。無論在資訊的收集端和通報端，中華電信具備了整合上的優勢能力，在「防災監測」和「救災通訊」方面的發展值得關注。（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）

本文原發表於行政院科技部-科技大觀園「專題報導」。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！

責任編輯：鄭國威｜元智大學資訊社會研究所

企業防災系列專題：

• 企業防災（一）：電網防災，台灣土地亮起來
• 企業防災（三）：公益防災，研發軟體新平台
• 企業防災（四）：列車防災，乘客安全擺第一
• 企業防災（五）：協力防災，廠商政府作伙拼