0

0
0

文字

分享

0
0
0

邁向安靜節能的電動車時代,從打造可靠的動力系統開始!

創新科技專案 X 解密科技寶藏_96
・2015/03/12 ・1124字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 538 ・八年級

文/ 廖英凱

3C產業是我國經濟發展與技術研發相當倚重的一塊。隨著各國競爭加劇與產業快速變遷的特性,3C產業的低利潤與技術研發偏短的週期,使得倚賴3C產業作為國家經濟命脈擁有一定的風險。隨著智慧電子國家型科技計畫的發展,其中一個發展方向是將我們所具優勢的電子產業,再衍伸到綠能產業與汽車產業。而結合這些特性的新興產業,就是電動車了。

然而,從我國深具經驗的電子業跨足到汽車業,這需要面臨大功率與高可靠度兩大門檻。在電子業產品中並不如汽車元件,需要大電壓與大電流的功率承載需求,車用元件的開發與測試,需要滿足大功率的條件。而車用元件跟3C產品比起來,使用時間可長達數十年無法輕易更換,也不如電子產品當故障時可重開機或重灌,車用元件使用時必須確保不故障,以保障交通工具的安全,故相關元件在長時間使用的耐用程度,及極低故障率和備援系統的設計,變得格外地重要。

為了使我國能打入電動車產業,工研院資通所黃立仁組長及其團隊,開發了車用控制晶片技術至車規等級,並以具安全性設計之馬達控制應用為平台,打造車規高可靠度晶片技術。有別於以先切入後裝市場為思維,資通所的團隊直接以提升車用晶片可靠度及功能安全為努力方向,設計應用於電動車上大量的電子控制晶片,在高溫、高雜訊的環境的條件下,提供安全、高效能的電子裝置,並利用軟、硬體整合技術,最佳化整部車的用電效率。並以提供大量生產及長期穩定的優勢,藉此打入車電前裝市場。

09_3

研發團隊的另一個突破,是建立國內自主碳化矽寬能隙功率元件技術,這項技術與中科院和工研院電光所共同合作。利用碳化矽材料,從長晶、磊晶、元件、電路設計、製程、到封裝模組全部自製。此種碳化矽元件,使得電能轉換損失較傳統降低30%,其耐高溫、高電流密度之優點,更能使功率模組體積縮小,散熱設計簡化,進一步提高能源效率,達到汽車扭力及速度等最理想的表現。

09_1代表照

為了讓晶片元件能擁有15年不當機之高可靠度,需要許多設計技巧、保護機制和產品認證之協助。例如在電路布局上,要計算電流密度來調整線寬;評估EMP強度來設計屏蔽;利用備援系統的設計方式,讓主系統和備用系統的資料互相比對測試並修補,最後這些技術商品化後,還需要輔導廠商通過國際車規晶片的認證以確保產品水準。

目前,研發團隊已經利用相關技術建構國人自主的電動車動力系統,也達到了國際車規可靠度及安全性之等級。從零組件與模組技術的設計開發,到實驗室測試和電動車實車測試。相信研發團隊的成果能為我國在電動車產業奪得先機,未來將高功率、高效能與高可靠度的電子技術擴展應用至工業、綠能電子等產業,提升我國產業的競爭力。

更多資訊請參考解密科技寶藏

文章難易度
創新科技專案 X 解密科技寶藏_96
81 篇文章 ・ 1 位粉絲
由 19 個國家級產業科技研發機構,聯手發表「創新科技專案」超過 80 項研發成果。手法結合狂想與探索,包括高度感官互動的主題式「奇想樂園」區,以及分享科技新知與願景的「解密寶藏」區。驚奇、專業與創新,激發您對未來的想像與憧憬!

0

1
0

文字

分享

0
1
0
用這劑補好新冠預防保護力!防疫新解方:長效型單株抗體適用於「免疫低下族群預防」及「高風險族群輕症治療」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2023/01/19 ・2874字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 台灣感染症醫學會 合作,泛科學企劃執行。

  • 審稿醫生/ 台灣感染症醫學會理事長 王復德

「好想飛出國~」這句話在長達近 3 年的「鎖國」後終於實現,然而隨著各國陸續解封、確診消息頻傳,讓民眾再度興起可能染疫的恐慌,特別是一群本身自體免疫力就比正常人差的病友。

全球約有 2% 的免疫功能低下病友,包括血癌、接受化放療、器官移植、接受免疫抑制劑治療、HIV 及先天性免疫不全的患者…等,由於自身免疫問題,即便施打新冠疫苗,所產生的抗體和保護力仍比一般人低。即使施打疫苗,這群病人一旦確診,因免疫力低難清除病毒,重症與死亡風險較高,加護病房 (ICU) 使用率是 1.5 倍,死亡率則是 2 倍。

進一步來看,部分免疫低下病患因服用免疫抑制劑,使得免疫功能與疫苗保護力下降,這些藥物包括高劑量類固醇、特定免疫抑制之生物製劑,或器官移植後預防免疫排斥的藥物。國外臨床研究顯示,部分病友打完疫苗後的抗體生成情況遠低於常人,以器官移植病患來說,僅有31%能產生抗體反應。

疫苗保護力較一般人低,靠「被動免疫」補充抗新冠保護力

為什麼免疫低下族群打疫苗無法產生足夠的抗體?主因為疫苗抗體產生的機轉,是仰賴身體正常免疫功能、自行激化主動產生抗體,這即為「主動免疫」,一般民眾接種新冠疫苗即屬於此。相比之下,免疫低下病患因自身免疫功能不足,難以經由疫苗主動激化免疫功能來保護自身,因此可採「被動免疫」方式,藉由外界輔助直接投以免疫低下病患抗體,給予保護力。

外力介入能達到「被動免疫」的有長效型單株抗體,可改善免疫低下病患因原有治療而無法接種疫苗,或接種疫苗後保護力較差的困境,有效降低確診後的重症風險,保護力可持續長達 6 個月。另須注意,單株抗體不可取代疫苗接種,完成單株抗體注射後仍需維持其他防疫措施。

長效型單株抗體緊急授權予免疫低下患者使用 有望降低感染與重症風險

2022年歐盟、英、法、澳等多國緊急使用授權用於 COVID-19 免疫低下族群暴露前預防,台灣也在去年 9 月通過緊急授權,免疫低下患者專用的單株抗體,在接種疫苗以外多一層保護,能降低感染、重症與死亡風險。

從臨床數據來看,長效型單株抗體對免疫功能嚴重不足的族群,接種後六個月內可降低 83% 感染風險,效力與安全性已通過臨床試驗證實,證據也顯示針對台灣主流病毒株 BA.5 及 BA.2.75 具保護力。

六大類人可公費施打 醫界呼籲民眾積極防禦

台灣提供對 COVID-19 疫苗接種反應不佳之免疫功能低下者以降低其染疫風險,根據 2022 年 11 月疾管署公布的最新領用方案,符合施打的條件包含:

一、成人或 ≥ 12 歲且體重 ≥ 40 公斤,且;
二、六個月內無感染 SARS-CoV-2,且;
三、一周內與 SARS-CoV-2 感染者無已知的接觸史,且;
四、且符合下列條件任一者:

(一)曾在一年內接受實體器官或血液幹細胞移植
(二)接受實體器官或血液幹細胞移植後任何時間有急性排斥現象
(三)曾在一年內接受 CAR-T 治療或 B 細胞清除治療 (B cell depletion therapy)
(四)具有效重大傷病卡之嚴重先天性免疫不全病患
(五)具有效重大傷病卡之血液腫瘤病患(淋巴肉瘤、何杰金氏、淋巴及組織其他惡性瘤、白血病)
(六)感染HIV且最近一次 CD4 < 200 cells/mm3 者 。

符合上述條件之病友,可主動諮詢醫師。多數病友施打後沒有特別的不適感,少數病友會有些微噁心或疲倦感,為即時處理發生率極低的過敏性休克或輸注反應,需於輸注時持續監測並於輸注後於醫療單位觀察至少 1 小時。

目前藥品存放醫療院所部分如下,完整名單請見公費COVID-19複合式單株抗體領用方案

  • 北部

台大醫院(含台大癌症醫院)、台北榮總、三軍總醫院、振興醫院、馬偕醫院、萬芳醫院、雙和醫院、和信治癌醫院、亞東醫院、台北慈濟醫院、耕莘醫院、陽明交通大學附設醫院、林口長庚醫院、新竹馬偕醫院

  • 中部

         大千醫院、中國醫藥大學附設醫院、台中榮總、彰化基督教醫療財團法人彰化基督教醫院

  • 南部/東部

台大雲林醫院、成功大學附設醫院、奇美醫院、高雄長庚醫院、高雄榮總、義大醫院、高雄醫學大學附設醫院、花蓮慈濟

除了預防 也可用於治療確診者

長效型單株抗體不但可以增加免疫低下者的保護力,還可以用來治療「具重症風險因子且不需用氧」的輕症病患。根據臨床數據顯示,只要在出現症狀後的 5 天內投藥,可有效降低近七成 (67%) 的住院或死亡風險;如果是3天內投藥,則可大幅減少到近九成 (88%) 的住院或死亡風險,所以把握黃金時間盡早治療是關鍵。

  • 新冠治療藥物比較表:
藥名Evusheld
長效型單株抗體
Molnupiravir
莫納皮拉韋
Paxlovid
倍拉維
Remdesivir
瑞德西韋
作用原理結合至病毒的棘蛋白受體結合區域,抑制病毒進入人體細胞干擾病毒的基因序列,導致複製錯亂突變蛋白酵素抑制劑,阻斷病毒繁殖抑制病毒複製所需之酵素的活性,從而抑制病毒增生
治療方式單次肌肉注射(施打後留觀1小時)口服5天口服5天靜脈注射3天
適用對象發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與兒童(12歲以上且體重至少40公斤)的輕症病患。發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與兒童(12歲以上且體重至少40公斤)的輕症病患。發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人(18歲以上)的輕症病患。發病7天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與孩童(年齡大於28天且體重3公斤以上)的輕症病患。
*Remdesivir用於重症之適用條件和使用天數有所不同
注意事項病毒變異株藥物交互作用孕婦哺乳禁用輸注反應

免疫低下病友需有更多重的防疫保護,除了戴口罩、保持社交距離、勤洗手、減少到公共場所等非藥物性防護措施外,按時接種COVID-19疫苗,仍是最具效益之傳染病預防介入措施。若有符合施打長效型單株抗體資格的病患,應主動諮詢醫師,經醫師評估用藥效益與施打必要性。

文章難易度
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
160 篇文章 ・ 270 位粉絲
充滿能量的泛科學品牌合作帳號!相關行銷合作請洽:contact@pansci.asia

0

4
1

文字

分享

0
4
1
能源危機告急,綠色科技對環境真的比較友善嗎?——《稀有金屬戰爭》
天下文化_96
・2020/07/31 ・2283字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 586 ・九年級

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

  • 作者/皮特龍 (Guillaume Pitron);譯者/蔡宗樺

我們喜歡稱為「綠色」的科技,或許並不那麼環保。綠色科技對環境的影響,甚至相當廣大。我們於 2016 年春季造訪多倫多時,就在當地瞭解到這一點。

在多倫多金融區的中心,北美礦業界的所有開採公司、公家機關、創投家、顧問公司、專家、學者群聚一間大飯店,在舒適的氛圍中,參加一場旨在迅速開拓稀有金屬新商機的會議——第五屆潔淨科技與稀有金屬年度峰會,主題是「投資潔淨科技革命」。

會中談論的話題,包含投資、資金流動、毛利、募款、成本結構、市值、平均年產量等。綠色科技的成長前景驚人,國際能源署(IEA)預測,到了 2040 年,可再生能源占全球總發電量的比例將從 2012 年的 21%,上升至 33%。

綠色科技對環境的影響並不那麼正向?

但是,在這個大多數為衣著體面男士的礦業場域中,有兩位人士對這個小團體潑了冷水。

綠色科技真的讓我們減少能源消耗嗎?圖/pixabay

第一位是加拿大人、烏拉金(Uragold)公司的執行長杜比隆(Bernard Tourillon)。烏拉金是製造太陽能業關鍵材料的一間企業。

杜比隆仔細計算過太陽能光電板對環境的影響,他聲稱,特別考量到光電板內含的矽,生產一片光電板會產生超過 70 公斤的二氧化碳。隨著未來數年內,光電板的數量將增加 23%,這表示太陽能光電裝置的發電量每年將增加 10 京瓦,代表 27 億噸的碳排入大氣中,相當於將近 60 萬輛汽車活動一年造成的汙染。

若是我們研究太陽能加熱板,影響則更加嚴重:每 100 萬瓦時,可消耗多達 3500 公升的水,比燃煤電廠所需的水還多 50%。同樣造成問題的是,太陽能發電站最常位於乾旱地帶,當地的水資源原本已相當稀少。

第二位掃興者是皮特森(John Petersen),他是長期在電池產業工作的美國德州律師。皮特森從各個角度分析數據、參閱諸多學術文獻與自己進行研究後,獲得了一個結論。我們先把時間拉回 2012 年。加州大學洛杉磯分校的學者,著手比較傳統汽車與電動車的碳影響。

電動車消耗的能源真的較少?圖/pixabay

他們的第一個發現是:電動車理應消耗較少能源,但製造電動車卻比製造傳統汽車需要耗費更多能源,主要原因在於電池,一般而言,鋰離子電池非常重。

想想看,美國知名廠牌特斯拉的 S 型電動車款所使用的電池,光電池本身就占全車重量的 25%(電池價格也至少占全車的三分之一),重達 544 公斤,是雷諾汽車 Clio 的一半重量(參閱〈附錄 5:電動車利用稀有金屬的概況〉)。

鋰離子電池的成分為 80% 的鎳、15% 的鈷、5% 的鋁,另含有鋰、銅、錳、鋼和石墨。我們已知道在中國、哈薩克、剛果民主共和國開採這些礦石的條件為何,另外還必須加上精煉及運輸和組裝所需的所有後勤工作。加州大學洛杉磯分校的學者所作的結論是:一輛電動車在生產過程消耗的能源,為一輛傳統汽車的三倍至四倍。

但是相對的,就整個生命週期而言,電動車具有很實際的優點。由於電動車不需要汽油,碳排放量因此較低:從工廠產製出來以後、上路行駛、最終到報廢場,共排放 32 噸碳,而傳統汽車的碳排放量則是將近兩倍。不過要注意的是,當年進行研究時,電動車的電池僅擁有 120 公里的續航力。

然而電動車市場成長速度之快,現在已沒有任何商用電動車的電池續航力低於 300 公里了。皮特森表示,足夠強勁、充飽電就能使車輛行駛 300 公里的電池,等同於在汽車製造階段,產生兩倍的碳排放量;若是電池的續航力為五百公里,則碳排放量甚至達三倍。

雖然如此,總結果仍是電動車占上風:一輛電動車在整個生命週期裡產生的碳排放量,是一輛汽油燃料車的四分之三。

特斯拉公司最近宣布,其 S 型電動車將配備超過 600 公里電池續航力的電池。特斯拉的老闆馬斯克(Elon Musk)承諾,不久以後將生產出 800 公里續航力的電池。不過,我們應該記得的是:電動車的性能愈提升,製造時所需的能源及產生的溫室氣體,愈可能增加。

皮特森做了結論:「技術上來說,電動車是可行的,但從環保觀點來看,電動車的生產無法永續。」

電動車與柴油車的能源消耗量差不多?!

想要減少二氧化碳,沒這麼簡單?圖/giphy

探討相同主題的許多研究,也獲得頗為接近的結論。例如,法國環境與能源管理局(ADEME)2016 年發表的一份報告指出,「以整個生命週期而言,電動車的能源消耗量,大致上和柴油車相近。」關於對環境的影響,該報告表示「電動車與燃料車的影響程度相當」。

若是電動車使用的電主要來自燃煤電廠,甚至可能產生更多二氧化碳,在若干國家如中國、澳洲、印度、臺灣、甚至南非,即是如此。這正是《自然能源》期刊 2018 年發布的一份報告的結論:如果每個中國人都在用電高峰期(亦即只有熱電廠能夠滿足大部分需求的時刻),蜂擁至快速充電站,那麼在中國行駛的一輛電動車,整個生命週期可能產生比一輛傳統汽車更多的二氧化碳。

事實上,還有許多問題仍未解答:電池壽命常迅速耗盡,電池的替換是否已納入考量?我們是否確實瞭解,車輛內含的所有電子用品及其他連線物件對環境的影響?而這些大部分依舊簇新的電動車輛,日後的回收對環境的衝擊為何?為因應這些新需求而建造的電網和發電廠,又需要消耗多少能源呢?

最後,如同一位在多倫多受訪的美國稀有金屬專家所承認,「回答這些問題,並不符合任何一位綠色能源專業人士的利益,每個人都想相信我們正在改善情況,而非倒退,不是嗎?

——本文摘自《稀有金屬戰爭》,2020 年 5 月,天下文化

天下文化_96
116 篇文章 ・ 600 位粉絲
天下文化成立於1982年。一直堅持「傳播進步觀念,豐富閱讀世界」,已出版超過2,500種書籍,涵括財經企管、心理勵志、社會人文、科學文化、文學人生、健康生活、親子教養等領域。每一本書都帶給讀者知識、啟發、創意、以及實用的多重收穫,也持續引領台灣社會與國際重要管理潮流同步接軌。

0

0
2

文字

分享

0
0
2
空汙來襲,創客爸爸們打造「空氣盒子」替環境把關
Research Portal(科技政策觀點)_96
・2019/04/12 ・5039字 ・閱讀時間約 10 分鐘 ・SR值 545 ・八年級

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

  • 作者/王宣智

空汙影響大,睡眠、智商都受其害

世界衛生組織發表「亞太地區空氣污染狀況」報告指出,全球每年有 700 萬人死於因空氣污染而引發的疾病,其中 60 萬人為兒童3

研究資料指出馬德里的空氣污染對於肺健康的傷害,其汙染程度相當於每天抽超過兩包煙8。類似的結果也出現在台灣,抽煙人口呈現持續下滑,竟然沒有減緩我國罹患肺癌的人數,近幾年肺癌的患者每年仍持續上升。

日益嚴重的空氣污染不只改變了生活環境,對民眾的生活、求職競爭力造成影響。空氣污染造成問題不僅僅是毒物體造成的生理損害,還會對心理健康、認知能力造成嚴重的負面影響。空氣污染會讓睡眠呼吸障礙加劇,在睡眠過程呼吸不順暢將會影響睡眠的品質,長期睡眠品質不佳,還會影響學習的表現11。吸入高濃度的污染物,甚至會造成智力下降或受損,依據分析 2012~2014 年間近 32,000 名中國人的智力測驗結果發現,曝露在污染空氣中時間越長,智力測驗的分數越差,其中語言及數學測驗的分數與空污程度成反比9

日益嚴重的空氣污染不只改變了生活環境,對民眾的生活也造成影響。圖/pixabay

空氣污染除了影響智力外,也對學童課程學習產生了影響,因為空氣品質不佳,被迫取消戶外課程,導致學童缺乏充足的體能活動,影響體力與健康。長期處於空氣品質不良區域的部分國小,空污影響未達停課的標準,但是欠佳的空氣品質讓家長擔心,甚至要求學童需要戴著口罩上體育課10。空氣污染對民眾已經不再是簡單的環境污染問題,空氣污染造成認知能力與學習能力退化,將影響民眾的就業力與競爭力,在知識競爭的時代,民眾認知與學習能力退化,甚至危及國家的整體競爭力。

空氣污染日漸嚴重,過去號稱因東北季風帶來境外的污染,但最近幾年,吹東南風的夏季,空污仍然常常超標。政府雖然提高交通工具的環保標準,降低交通工具排氣的污染影響,但我國整體空氣品質仍呈現不佳的情況。2017 年空氣品質指標 (AQI) 良好日數超過半年的縣市僅有六個,而南投縣、雲林縣、嘉義縣、金門縣的居民每年只有不到三個月的空氣品質為良好,以高雄市為例,在 2017 年竟有高達 130 天空氣品質屬於不健康等級14

汙染成分落差大?只看平均值是不夠的!

在面對空氣污染問題時,民眾需要的是預應式措施:在預估空氣品質未變差之前,即通過管制排放等相關辦法,讓民眾呼吸的空氣能夠維持在無害的水準。然而,空氣污染預測系統的建構,需要大規模的空氣品質數據與分析研究,正如同氣象學相關研究一般,充足的分析資訊,建構適宜的分析預測系統,驗證推論與修正等持續不斷的過程,方能建構完備的預估模式。

過去台灣因為缺乏足夠的空氣品質偵測站、長時間且持續監測資料,因此對於污染源的掌握,都是在有限的科學資料基礎下建構出來的推論。

研究學者因研究需要,在特定時間、特定位置擺設儀器收集空氣品質資料,輔以政府的空氣品質測站的資料,推斷出台灣特定區域空氣污染巨觀的狀況。巨觀的資料可以提供旅行出遊的參考,但是對於民眾的日常生活,卻無法提供趨吉避兇的指引。空氣品質監測網的橋頭偵測站資料代表著高雄市橋頭區 25.94 平方公里的空氣品質平均值,但是臭氧、PM2.5、PM10、一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮的濃度在 25.94 平方公里的區域卻是不均勻的,民眾更想了解的是,居住地附近的空氣品質。

民間力量崛起,創客爸爸們的「空氣盒子」

推動自主空氣品質監測行動的是一群新手爸爸,多數是因為家有過敏兒,才特別注意空氣品質的問題,通過號召各縣市的創客,匯聚了來自十九個縣市,共四十位創客參與製作微型偵測站,以偵測自家周遭的空氣品質。針對空氣污染問題已日漸嚴重,由科技社會、民間團體發起了參與式感測行動,以感測器與網路做為載體,通過開放資料與數據分析的方法,透過群眾觀察所得的數據,找出空氣污染問題的樣貌7

因為家有過敏兒,一群新手爸爸合作推動了自主空氣品質監測行動。圖/pixabay

空氣盒子就在這樣的背景,由創客社群和新手爸爸們所建立的 PM2.5 環境感測。高密度的建置微型感測器,才能夠掌握生活周遭的空氣狀況,民間業者適時提供資金的捐助與協助產品開發,讓空氣盒子在 2016 年正式銷售,讓非創客、不會自行組裝的一般民眾也能夠參與到自主空氣品質監測計畫。空氣盒子發展近兩年,2017 年中研究參與空氣盒子計畫的研究人員獲得政府「前瞻計畫」民生物聯網的經費補助,以用來擴充空氣盒子設置站點及較早期空氣盒子的修繕。

民間數據 vs. 官方資料,誰測的才準?

在第十次全國科技會議時政府已承諾要增加空氣污染的偵測站,強化空氣品質偵測,但是弔詭的是,在第十次全國科技會議有人建議要建立平台串聯政府與民間的資料,形成更強有力的預警系統時,官方代表的回答竟然是:

民間的免費設備偵測資料可靠度較差,偶有測錯、誤報的問題,因此採取的作法為由主管機關逐步建立高精準偵測站,佈建台灣的官方的空氣品質偵測系統。

我國政府後來通過前瞻計畫的通過民生物聯網經費,支持了自主空氣品質監測計畫,讓其計畫從創客自主行動轉變為產官學研與公民的共同合作,但也因為前瞻計畫經費的支持,致使空氣品質監測計畫需受到立法院的監督。

在立法院審查 2019 年政府預算時,立法委員曾針對空氣盒子精度未能符合分析化學的敏感度、準確性及穩定性原則,其量測方法未採用較嚴謹環境工程規範,及空氣盒子量測的部分結果與政府空氣品質偵測站之數據有明顯差異等,提出了質疑。立法委員提到了一般民眾對於空氣品質量測技術差異缺乏深入的了解,且空氣品質監測計畫執行網頁上,缺乏說明空氣盒子測站與政府標準空氣品質測站兩者感測值差異之原因,當民眾在不了解差異的前提下,易將兩者數據結果視為相同,若自行資訊解讀錯誤甚至可能產生恐慌效應,因此提出應暫緩核發空氣品質監測計畫次年度的研發經費的建議6

由下而上改變社會,業餘的科學行動

針對空氣盒子量測精度的問題,筆者認為應先探討空氣盒子行動的動機與目的:提供一個即時追查 PM 2.5 濃度變化的設備,並透過開放資料和數據分析,即時追查空氣品質變化,協助預測空污擴散趨勢。換言之,空氣盒子的民眾自主行動,是透過業餘者的科學行動,補足研究過程仍欠缺的資料。

運用公眾力量,協助收集科學數據,再由專業研究人員分析數據,形成研究成果一事,在國際已經行之有年,例如韋爾斯.伍德布里奇.庫克發起的北美鳥類物候學計劃 (The North American Bird Phenology Program )或奧杜拜學會的聖誕節鳥類統計 (The Audubon Society’s Christmas Bird Count),研究資料即運用公眾的力量協助收集,再交由研究人員分析,最後產生了鳥類種群和生物多樣性指標1

奧杜拜學會的聖誕節鳥類統計,也是運用公眾力量,協助收集科學數據的民間科學活動之一!圖/pixabay

這種業餘者參與的科學研究活動被稱之為公民科學 (Citizen Science),或社群科學 (Community Science)、群眾科學 (Crowd Science)、眾包科學 (Crowd-sourced Science) 或網絡科學 (Networked Science )等,泛指由業餘科學家、非領域專家、科學愛好者與志願者參與的科學活動,範圍包括科學問題的探索、新技術的發展、研究資料的收集與分析等15。公民科學透過協同合作模式,實現科學研究目標,主要由專業科學家規劃,一般大眾有系統地參與全部或部分的科學研究,擴展資料收集的廣度與數量。

業餘者的公民科學行動,除了協助科學調查完整性外,也會促成社會改變。美國紐約州的托納萬達 (Tonawanda) 市擁有紐約州大型工業設施,居住此區的民眾多數患有慢性病,在 2004 年時當地居民注意到空氣品質與社區的慢性病可能有關,因此居民開始使用簡單的設備收集空氣樣本並嘗試分析,發現空氣中具有高濃度的苯。居民依據調查結果,讓紐約環境保護局執行進一步的空氣品質測試,並確定污染來源,促使相關公司增加洩漏偵測裝置與採取污染防治手段17,最終讓空氣中的苯含量降低86%。

多方合作,空氣監測不該分你我

台灣空氣品質監測服務計畫的參與者有民間業者 Edimax、開源和公益社群 LASS、中央研究院、g0v 零時政府組織社群、環保署、一般民眾或機構等,參與的方式包括了硬體的開發與改善、開發共同性的連接介面、設置空氣品質監測站,並分享即時空氣品質資訊、雲端平台資訊的收集整合、空氣品質呈現的模式與優化等,讓政府、民眾、企業或開源碼社群,分享部分的空氣品質監測資料,並進行串聯。

在空氣品質的呈現上,軟體社群的參與者開發出整合空氣品質資訊、地圖資料與 NCEP 氣象資訊的軟體平台,讓民眾透過網頁或手機應用程式,即可隨時監看各據點的空氣品質資訊,進階的使用者甚至可以通過風向資訊,自行推測空氣品質的變化。

從公民科學的角度來看,空氣品質監測活動是另一種大規模的公民科學協同合作模式。圖/flicker

從公民科學的角度來看,空氣品質監測活動是另一種大規模的公民科學協同合作模式,產官學研與民眾透過不同的方式,參與到了空氣品質監測的任務中,並透過可溝通的應用程式資訊接口(API),讓空氣品質監測行動的參與者,分享彼此的監測資料12

收集到的空氣品質資料,提供給研究人員做為空氣品質分析或建立空氣品質預測模型使用,如張艮輝 (2018) 的社群式多尺度空氣品質模式 (CMAQ) 或莊秉潔 (2018) 的高斯煙流軌跡模式 (GTx),期望研究者能夠通過空氣盒子行動所收集到的空氣品質變化數據,找到適宜台灣的空氣品質預測模型,建立可有效預測空氣品質的完善系統,讓台灣民眾能夠如同獲天氣預報一般,取得準確的空氣品質預報資訊。

善用大數據,盡早防範空氣汙染

空氣污染問題不再僅僅影響民眾呼吸道健康,同時還影響著人們的睡眠、學習能力、語言認知與數學能力,造成民眾學習能力弱化,從長遠來看將會影響著國家的科研競爭力或國家競爭力。

在面對空氣污染問題時,民眾需要的是預應式措施而不是反應式措施,期待在空氣品質變差前,即通過管控措施降低空污的影響。然而,空氣污染預測系統,需要大規模的數據與研究,驗證分析空氣品質預測系統。空氣污染是令人苦惱的環境議題,但是台灣卻因為空氣品質測的公民科學運動,成為發展空氣品質預測模式最佳的基地,以極高的密度建置了微空氣品質監測站—空氣盒子,累積了大量空氣品質資訊,可作為發展空氣品質預測系統的基礎。

自主空氣品質監測行動是一種新形態的公民科學,業餘者不再是被動式的參與科學研究,通過主動式定義社會問題,串聯技術社群,建立收集數據的工具,累積科學研究資料。因為,新公民科學的漸漸成型,未來科學研究將由數據缺乏問題轉換為分析人才缺乏,正如空污議題在台灣,不再是缺乏數據,而是缺乏活用數據並轉換為有效的預測模式的人才。

參考資料

  1. Akiko Busch. (2018). 意外的守護者:公民科學的反思. (王惟芬譯) (初版). 新北市: 左岸文化
  2. Pseric. (2017). 空氣盒子 EdiGreen AirBox 即時監測台灣各地區 PM 2.5 空氣品質資訊
  3. 民視新聞. (2018a). WHO最新數據!每年700萬人死於空污疾病
  4. 民視新聞. (2018b). 空污影響智力?國際研究:髒空氣讓人變笨
  5. 立法院. (2018). 立法院第9屆第6會期教育及文化委員會第8次全體委員會議
  6. 李秉芳. (2018). 「空氣盒子」錯了嗎?數據和環保署的不一樣,立委說要刪預算惹議
  7. 林婷嫻. (2017). 空氣盒子推手:空氣變髒了,難道沒有辦法嗎?
  8. 陳文茜. (2017). 印度空氣汙染超上限30倍,對肺的損害超過每日吸兩包香菸.
  9. 陳豐偉. (2014). 台灣該放「空污假」!空氣太髒會害老人失智、小孩變笨.
  10. 黃旭磊. (2017). 空污嚴重一年只剩20天可上戶外課?高市府駁斥
  11. 黃筱珮. (2016). PM2.5真恐怖!北醫研究發現,空汙會致睡眠呼吸障礙、還會變笨
  12. 零時政府組織. (2018). g0v 零時空汙觀測專案
  13. 維基百科. (2018). 公眾科學. In 維基百科
  14. 環保署. (2018). 空氣品質指標
  15. Gura, T. (2013). Citizen science: amateur experts. Nature, 496(7444), 259–261.
  16. Phys.org. (2018). Air pollution kills 600,000 children each year: WHO
  17. Ron Williams. (2016). The Air Sensor Toolbox | Citizen Scientists Measure Air Quality
  18. Wikipedia. (2018). Citizen science. In Wikipedia
Research Portal(科技政策觀點)_96
10 篇文章 ・ 7 位粉絲
Research Portal(科技政策觀點)為科技政策研究與資訊中心(STPI)以重要議題導向分析全球科技政策與科技發展趨勢,呈現研究觀點與產出精華。