0

0
0

文字

分享

0
0
0

由雲端紅海航向中小企業藍海──專訪資管會雲端所

創新科技專案 X 解密科技寶藏_96
・2015/03/25 ・1427字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 575 ・九年級
相關標籤: 雲端 (13)

文/陳亭瑋

雲端運算,簡單來說就是運用網路串連不在當地的電腦主機進行運算、資料儲存等工作,現在日常生活中常用到的Gmail收發信件及使用Dropbox備份檔案等等,都可以視作是雲端服務的一部分。自2006年亞馬遜開始推出彈性運算雲端服務,雲端科技快速發展,已經在非常短暫的時間裡充滿了我們的生活。但雲端科技並不只限於簡單的電子信件收發,進入Big Data 時代,資訊發展對於企業的經營管理也十分重要。

雲端科技發展到現在,台灣的主要應用還是以歐美大廠提供軟體技術為主,資策會雲端系統軟體研究所便是著眼於這點而成立,意圖發展台灣自己的雲端技術平台來取代外商的平台。開始運作時,國外許多大廠都已經先行了好幾年,要在眾星雲集的雲端技術裡找到足以發展的區塊,又需要在短期間就能夠與先行者一較長短,於是雲端所決定從佔了台灣經濟很大規模的中小企業應用作為起點。

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

「對中小企業來說,這裡頭〈開始使用雲端科技〉有很大的門檻。」資策會副執行長兼雲端所所長王可言博士表示。雲端科技是近年來發展的趨勢,也被證實能夠提供許多嶄新而且至關重要的資訊,讓企業可以進行有效的管理,但對於占了台灣百分之九十以上的中小企業來說,要獨立發展出自己的雲端系統顯然不太可能,而各國大廠目前的服務都明顯偏向高價位、高技術管理人力的需求,容易讓資源有限的中小企業為之卻步。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

雲端技術有「公有雲」與「私有雲」的差別。對於企業而言,由系統管理者提供出租,人人都可登入的公有雲容易有安全上的疑慮,而獨立架設雲端基礎都為特定企業設定的防火牆內部的私有雲,目前在管理以及經費上的成本都偏高。「價位合理、簡單易用好管、安全安心,會是他們〈中小企業〉最主要的需求。」王可言博士數次強調。雲端系統軟體研究所最後研發的成果也就是「企業雲端伺服器」,這個計畫有個相當平易近人的簡稱CAFÉ,其下分成兩大研發的區塊,分別為主機雲CAKE,以及儲存雲COSA。

主機雲CAKE強調簡化管理需求,使用者介面簡潔易懂,又因為以中小企業為主要的設想對象,系統的安裝與搬遷容易快速,因此採用了KVM Open Source 管理機制,並且也極力配合中小企業能夠負荷的硬體需求。CAKE也是目前市面上唯一針對中小企業管理設計的雲端系統;和其他大廠相比,安裝較簡單,日前以教育部字典雲的需求進行測試,也擁有零錯誤率的紀錄。目前這套系統從2013年開始就與日商公司合作,用於私有雲代管等服務,推廣的情況相當不錯。

訪談提到儲存雲COSA,這個產品的功能非常像另一個市面上市占率極高的免費公有雲服務,但加了企業團隊、組織管理與內容管理之功能,設計團隊笑得很滿意:「當初就是以這個產品作為假想敵下去設計的。」這套系統構思主力依然針對企業,對於組織管理自有一套專精設計。目前以這套系統架構的雲端服務「雲藏」經在日本大東海集團TOKAI正式上線,英業達也在2014年十月開賣一套以COSA為基礎的儲存雲iCOSA,並且也打算再更進一步的推廣。

11076140_1123715187645294_75276007_n

談到未來的服務方向,除了儲存系統往上升值、往下深化外,雲端所還打算根據中小企業的需求進一步打造相關的軟體與服務平台,讓中小企業可以輕易跨過雲端的門檻,並且同步整理各個產業會有需求的分析以及軟體設計,期望能替各個產業發展產業別的整合串連出所需的雲端軟體服務,讓中小企業得以降低開業需求,提升競爭力。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

團隊照 (2)

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 ・ 3 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

5
1

文字

分享

0
5
1
快!還要更快!讓國家級地震警報更好用的「都會區強震預警精進計畫」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/01/21 ・2584字 ・閱讀時間約 5 分鐘

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

本文由 交通部中央氣象署 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

從地震儀感應到地震的震動,到我們的手機響起國家級警報,大約需要多少時間?

臺灣從 1991 年開始大量增建地震測站;1999 年臺灣爆發了 921 大地震,當時的地震速報系統約在震後 102 秒完成地震定位;2014 年正式對公眾推播強震即時警報;到了 2020 年 4 月,隨著技術不斷革新,當時交通部中央氣象局地震測報中心(以下簡稱為地震中心)僅需 10 秒,就可以發出地震預警訊息!

然而,地震中心並未因此而自滿,而是持續擴建地震觀測網,開發新技術。近年來,地震中心執行前瞻基礎建設 2.0「都會區強震預警精進計畫」,預計讓臺灣的地震預警系統邁入下一個新紀元!

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

連上網路吧!用建設與技術,換取獲得地震資料的時間

「都會區強震預警精進計畫」起源於「民生公共物聯網數據應用及產業開展計畫」,該計畫致力於跨部會、跨單位合作,由 11 個執行單位共同策畫,致力於優化我國環境與防災治理,並建置資料開放平台。

看到這裡,或許你還沒反應過來地震預警系統跟物聯網(Internet of Things,IoT)有什麼關係,嘿嘿,那可大有關係啦!

當我們將各種實體物品透過網路連結起來,建立彼此與裝置的通訊後,成為了所謂的物聯網。在我國的地震預警系統中,即是透過將地震儀的資料即時傳輸到聯網系統,並進行運算,實現了對地震活動的即時監測和預警。

地震中心在臺灣架設了 700 多個強震監測站,但能夠和地震中心即時連線的,只有其中 500 個,藉由這項計畫,地震中心將致力增加可連線的強震監測站數量,並優化原有強震監測站的聯網品質。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

在地震中心的評估中,可以連線的強震監測站大約可在 113 年時,從原有的 500 個增加至 600 個,並且更新現有監測站的軟體與硬體設備,藉此提升地震預警系統的效能。

由此可知,倘若地震儀沒有了聯網的功能,我們也形同完全失去了地震預警系統的一切。

把地震儀放到井下後,有什麼好處?

除了加強地震儀的聯網功能外,把地震儀「放到地下」,也是提升地震預警系統效能的關鍵做法。

為什麼要把地震儀放到地底下?用日常生活來比喻的話,就像是買屋子時,要選擇鬧中取靜的社區,才不會讓吵雜的環境影響自己在房間聆聽優美的音樂;看星星時,要選擇光害比較不嚴重的山區,才能看清楚一閃又一閃的美麗星空。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

地表有太多、太多的環境雜訊了,因此當地震儀被安裝在地表時,想要從混亂的「噪音」之中找出關鍵的地震波,就像是在搖滾演唱會裡聽電話一樣困難,無論是電腦或研究人員,都需要花費比較多的時間,才能判讀來自地震的波形。

這些環境雜訊都是從哪裡來的?基本上,只要是你想得到的人為震動,對地震儀來說,都有可能是「噪音」!

當地震儀靠近工地或馬路時,一輛輛大卡車框啷、框啷地經過測站,是噪音;大稻埕夏日節放起絢麗的煙火,隨著煙花在天空上一個一個的炸開,也是噪音;台北捷運行經軌道的摩擦與震動,那也是噪音;有好奇的路人經過測站,推了推踢了下測站時,那也是不可忽視的噪音。

因此,井下地震儀(Borehole seismometer)的主要目的,就是盡量讓地震儀「遠離塵囂」,記錄到更清楚、雜訊更少的地震波!​無論是微震、強震,還是來自遠方的地震,井下地震儀都能提供遠比地表地震儀更高品質的訊號。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

地震中心於 2008 年展開建置井下地震儀觀測站的行動,根據不同測站底下的地質條件,​將井下地震儀放置在深達 30~500 公尺的乾井深處。​除了地震儀外,站房內也會備有資料收錄器、網路傳輸設備、不斷電設備與電池,讓測站可以儲存、傳送資料。

既然井下地震儀這麼強大,為什麼無法大規模建造測站呢?簡單來說,這一切可以歸咎於技術和成本問題。

安裝井下地震儀需要鑽井,然而鑽井的深度、難度均會提高時間、技術與金錢成本,因此,即使井下地震儀的訊號再好,若非有國家建設計畫的支援,也難以大量建置。

人口聚集,震災好嚴重?建立「客製化」的地震預警系統!

臺灣人口主要聚集於西半部,然而此區的震源深度較淺,再加上密集的人口與建築,容易造成相當重大的災害。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

許多都會區的建築老舊且密集,當屋齡超過 50 歲時,它很有可能是在沒有耐震規範的背景下建造而成的的,若是超過 25 年左右的房屋,也有可能不符合最新的耐震規範,並未具備現今標準下足夠的耐震能力。 

延伸閱讀:

在地震界有句名言「地震不會殺人,但建築物會」,因此,若建築物的結構不符合地震規範,地震發生時,在同一面積下越密集的老屋,有可能造成越多的傷亡。

因此,對於發生在都會區的直下型地震,預警時間的要求更高,需求也更迫切。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

地震中心著手於人口密集之都會區開發「客製化」的強震預警系統,目標針對都會區直下型淺層地震,可以在「震後 7 秒內」發布地震警報,將地震預警盲區縮小為 25 公里。

111 年起,地震中心已先後完成大臺北地區、桃園市客製化作業模組,並開始上線測試,當前正致力於臺南市的模組,未來的目標為高雄市與臺中市。

永不停歇的防災宣導行動、地震預警技術研發

地震預警系統僅能在地震來臨時警示民眾避難,無法主動保護民眾的生命安全,若人民沒有搭配正確的防震防災觀念,即使地震警報再快,也無法達到有效的防災效果。

因此除了不斷革新地震預警系統的技術,地震中心也積極投入於地震的宣導活動和教育管道,經營 Facebook 粉絲專頁「報地震 – 中央氣象署」、跨部會舉辦《地震島大冒險》特展、《震守家園 — 民生公共物聯網主題展》,讓民眾了解正確的避難行為與應變作為,充分發揮地震警報的效果。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

此外,雖然地震中心預計於 114 年將都會區的預警費時縮減為 7 秒,研發新技術的腳步不會停止;未來,他們將應用 AI 技術,持續強化地震預警系統的效能,降低地震對臺灣人民的威脅程度,保障你我生命財產安全。

文章難易度

討論功能關閉中。

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
194 篇文章 ・ 297 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

0
1

文字

分享

0
0
1
如何避免無人機自殺攻擊事件?Linkit One讓無人機不再亂亂飛!
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2016/01/26 ・2675字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 536 ・七年級

本篇文章由 聯發科技創意實驗室 (MediaTek Labs) 贊助,泛科學策畫執行。

2015年是無人機蓬勃發展的一年,同時也是各種無人機自殺攻擊事件頻傳的一年,如果有個恐怖組織名稱叫做「無人機」,ISIS大概可以收一收了,因為無人機的戰力實在太強大啦!這一年來無人機陸續攻擊了台北 101、美國白宮、日本首相官邸與世界文化遺產姬路城,並且差點擊中正在參加高山滑雪世界盃競賽的選手,這一連串的意外凸顯出無人機的安全問題,目前世界各國與企業都在從技術與法規面著手,確保未來世界可以享受無人機帶來的便利,又不會三不五時就被暴走的無人機攻擊。

201512231318410thumb
在意大利舉行的高山滑雪世界盃比賽中發生了無人機墜毀,險些砸中參賽選手的意外狀況。

在 2015年的世界通訊大賽物聯網及穿戴式組的冠軍,正是由來自南台灣的學生團隊所研發出的無人機飛行安全監控平台,這支名為 Sky Sentry的團隊,年紀雖然不輕,但是創意完全不輸年輕人,加上多年的實戰經驗,開發出來這套平台,獲得評審們的一致好評,而開發的靈感其實是來自於團員的切身之痛。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

LinkitOne開發板威力無窮

目前就讀南台科技大學電子工程系博士班的蔡博智,最近幾年開始接觸無人機,但是已經走失了兩台;他的朋友更慘,買了一台 36,000元的無人機後,第一次升空拍了一張照片,就再也不見蹤影。

「問題出在連線的方式,無人機與控制器之間的連線就像紅外線或 Wi-Fi,以點對點的方式連接,一旦飛行超過連線距離,或是被建築物干擾訊號,無人機就會開始迷航。」蔡博智說,在都市裡面更容易因為玻璃帷幕的反射,造成訊號混亂而失控。

團隊想出來的解決方法就是,讓無人機擁有跟手機一樣的訊號,透過 GPRS或 3G連線接上 Internet,即使短暫失聯,只要附近有基地台就可以恢復連線,找到回家的路,從這個概念出發,他們開始著手設計這個飛行監控平台。

實際製作時,他們在硬體設計上,先比較了 Arduino和 LinktOne兩塊開發板。而 LinkitOne的強項在於內建了完整功能,不僅有 GPRS連線功能,還有 GPS、藍牙與 micro-SD卡,只要在無人機上加裝這塊板子,與飛行控制系統結合,就可以大幅強化無人機的通訊能力,如果失蹤墜落,還可以透過藍牙訊號搜救,micro-SD卡還能儲存飛行紀錄,就像是大型飛機的黑盒子一樣,可以判斷飛行過程中發生了什麼問題來進行調整。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

「實際操作上,LinkitOne還有兩個巨大的優勢,便宜跟重量較輕。」蔡博智說,無人機體積小、重量輕,對於重量必須斤斤計較,要加裝在上面的開發板必須要夠輕巧;而 LinkitOne的價格也許比陽春版的 Arduino開發板貴,但是 Arduino要加裝各種元件才能達到 LinkitOne的功能,價格卻遠遠超過 LinkitOne,這樣一比 LinkitOne的 CP其實蠻高的。

00185774.201512230129M
蔡博智設計的飛行監控平台使用LinkIt One為主要開發版,並與無人機之飛行控制板進行連結。

飛行監控平台:後台雲端運算+資料庫

帶領團隊的李志清老師任教於南台科大電子工程系,這次他將自己在航太技術及系統整合十多年的經驗,結合即時監控及無人機通訊與控制技術,與學生們合作開發,完成了這套國內首創的無人機飛行安全監控平台。

這一套飛行監控平台除了透過 LinkitOne來溝通、控制無人機之外,更關鍵的是後台的運算與資料庫系統。這套平台主要有三個重點功能,首先是透過系統設定座標,將某些區域設定為禁航區,無人機便不能在區域內起飛或飛進此區域,以此避免撞建築物或飛進人群密集處造成安全隱憂。台灣政府若採用這套系統來管控全台的無人機,只要將機場、軍事禁區、建物密集區等高敏感地帶設定為禁航區,內建在雲端資料庫裡,只要無人機連上這個資料庫便能辨識出禁航區的位置,就可以輕鬆減少誤闖禁區的意外。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

drone-905955_960_720

第二,設置電子圍籬,限定無人機只能在某一個範圍內飛行,一旦飛出這個範圍,就會強制返航,如此便能解決迷航亂飛的問題。電子圍籬非常適合新手們試飛,也很適合開發者實驗新機器,只要碰觸到電子圍籬的訊號範圍,無人機就會收到返航訊號,接著拉升高度後,返航並自動降落到指定的位置。

第三,萬一無人機迷航或墜落在視線外,也可以透過這個平台尋找,只要透過 LinkitOne上的 GPS、GPRS和藍芽訊號,就能夠幫助使用者找回無人機。LinkitOne內建的 GPRS可以直接連網回報位置,若是掉落在沒有基地台的地方,也可以透過藍牙訊號(除非像電影一樣,在墜落時就把所有通訊功能都摔壞)慢慢逼近位置,縮小搜索範圍。

雖然整個監控平台是基於 LinkitOne開發板的功能來設計,不過未來,即使無人機上沒有安裝 LinkiOne開發板,團隊也將 API完全開放,無人機使用者、開發商或玩家,都可以自行運用,讓自己的無人機(必須具備連接 internet功能)也能配合這個雲端判別系統與資料庫,來確保安全。團隊也有提供包套式的服務,協助安裝 LinkitOne開發板,讓幾乎所有的無人機都可以使用這套系統。

「我們準備好了!」

目前世界各國都在摸索一套無人機的監控方案,希望在開放與安全間取得平衡。美國 FAA去年中推出了一套法案,針對無人機的飛行高度、速度與重量都設定限制,操作者必須年滿 17歲,且只能在白天於可目視範圍內操作。台灣也正在修訂《民用航空法》,設下種種限制,包括:必須以目視方式操作且高度不得超過 400呎(約 40層樓高),須在白天操作,不得在禁航區、限航區及航空站與飛行場四周作業,且不得在露天集會遊行人群上空(商用無人機的專業空拍,可以提出申請即可在夜間、露天集會人群上空拍攝)。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

然而這些規定如何落實執行?日本去年推出無人機獵捕系統,由一組攜帶網子的無人機,在空中搜捕違規飛行的無人機,這樣的作法顯然只能應急,而且聽起來非常不高科技。

日本的無人機
日本的無人機獵捕系統是用網子捕捉違規的無人機。

從訊號端進行控制,讓無人機都能乖巧聽話才是真正治本之道。無人機大廠 DJI大疆已經陸續推出一系列的安全措施,來回應這些需求,不過台灣團隊的成果,顯然是最超值又能達成目標的極佳選擇。

「這套系統能得獎的一大原因是,我們已經完全 ready了。」蔡博智說,現在整套系統的功能已經完備,只差使用者介面與網頁的優化,只要未來無人機管制法案通過後,無人機將會需要登記註冊才能起飛,登記時,可能就必須要包含這套飛安平台的註冊證明,因此無人機的市場有多大,這套系統的商機就有多大。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

蔡博智(右)認為他們獲獎的原因在於:整套系統的功能已經完備了。

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
194 篇文章 ・ 297 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

0
0

文字

分享

0
0
0
【極光片語】地球角落的物聯網
雷漢欣
・2016/01/12 ・4637字 ・閱讀時間約 9 分鐘 ・SR值 513 ・六年級

只要觀察現在全世界最值錢的企業——Apple、Google、Facebook、阿里巴巴等,就可以發現這企業有個重要的共通點,就是網路。無論提供的服務是O2OM2M、行動電商還是雲端,所仰賴的基礎建設都是「物聯網(Internet of Thing, IoT)」,有了物聯網的平台,企業才能收集、處理資料並且形成獨特的商業模式。另一個有趣的例子是異軍突起的Netflix,「Netflix取代了百視達,但不只讓大家在網路上租影片看,它真正開風氣之先且因此賺錢的,是做出『看這部影片的人也看這些影片』這項服務。現在看主動推薦相關產品的功能已經司空見慣,但當初Netflix實現這個想法時發現,他們有75%的生意是來自這個新功能!」李世光老師覺得厲害。

DSC_4086_02 拷貝
接受專訪侃侃而談的李世光老師。攝影:林梳雲

新能源加通訊,尬出工業革命

「大家都在找新的應用和商業模式,像是小米跟江蕙演唱會成功的飢餓行銷,IoT就是其中重要的平台。」物聯網不僅是人類所使用工具的進步,《物聯網革命》這本書甚至大膽預測,物聯網將會造成下一次的工業革命,因為我們回頭分析人類歷史,可以發現每一次工業革命都是能源與通訊科技創新的結果,而物聯網也有這樣的特性。

第一次工業革命是因為瓦特(James Watt)改良了蒸汽機,由煤炭為動力所驅動的現代蒸汽機取代了水力/風力,大大提升了棉花等產業的生產力,蒸汽印刷機和蒸汽火車增加資訊產生的速度和傳播的距離,也成為一個全新的通訊/能源組合,由於業務高度倚重印刷跟鐵道,所以當時新的商業模式一定出現在運輸、資訊、能源的中心地段,「其實鐵道就是平台,報紙加速生產就像是網路頻寬增加,這個角度的想法還真有意思!」

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

從19世紀末期開始,電話和石油驅動的能源成為全新的通訊/能源組合,提供第二次工業革命的通用巨型平台。電話讓通訊更加便利,家家戶戶裝有電話後,通訊的節點從火車站變成家庭;石油與電這兩種能源的生產需要很耗費高昂成本,此時的新興交通工具——汽車及相關的公路建設也需要巨大的資源,這樣的特性都進一步造就更強大的中央集權化經營模式。

過去數十年間,網際網路迅速改變了資訊產生與流通的方法,科學家也積極地開發新型能源和再生能源,由於社群網路的成型、雲端運算的快速發展、數位技術的演進(如3D列印)以及對巨量資料的重視與需求增加,因而興起了最新的通訊/能源組合式基礎架構(如物聯網),在這個架構下,資訊及能源不再以中央集權的方式生產,反而將以「智慧」為概念,經由共享、橫向網路整合推動新的經濟體系。

位於東非的坦噶尼喀湖,劇烈的日夜溫差產生頻繁的翻騰作用,加大湖泊的生產力而形成豐富的漁場。來源:維基百科

台灣湖泊中的物聯網,超科學的~

台灣是座科技島,也是擁有高度生物多樣性的美麗島,雖然有豐富的生態卻缺乏天然能源,偏重軟體的物聯網等科技產業最適合台灣發展。但是今天我們不談物聯網相關產業如何在台灣起飛,而是回顧物聯網以前如何幫助科學家發現台灣高山湖泊新陳代謝的秘密!湖泊代謝,也就是湖泊中光合作用和呼吸作用過程中物質、能量、養分間的動態平衡關係,會受到「翻騰作用」的影響,李老師強調:「如果這樣的結構不夠完整,美麗的湖泊就會變成臭水溝。」

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

典型溫帶湖泊發生的翻騰效應主要受到季節影響,春季時湖泊在湖面風的吹拂下,上層含氧高的水會往下流,底層富含營養物的水也會翻到上層。但到了夏天,上層的水受到太陽加熱升溫而滯留在表層,整個湖水因溫度和密度而分層無法垂直流動;秋天氣溫下降後,上層水升溫而下沉,形成垂直的水流而產生秋季翻騰作用;冬季時湖面結冰,冰層抵禦了風的作用,湖水是一片平靜。湖泊翻騰時補充了底層水的含氧量,同時也為上層水注入新的營養鹽,因此通常湖泊在翻騰後會有較高的初級生產力。位於熱帶的高海拔湖泊有劇烈的日夜溫差,每天至少可以加熱、分層一次,例如東非的坦噶尼喀湖(Lake Tanganyika),在如此頻繁的翻騰作用下成為非常豐富的漁場。

LSE_Stratification
典型溫帶湖泊在春季和秋季會產生翻騰作用,交換上層水的氧氣和下層水的營養鹽。來源:維基百科

那麼台灣的湖泊呢?「台灣有很大的海拔範圍,我們不完全處於熱帶,但我們的漂亮程度跟多元程度卻跟熱帶有得比,為什麼呢?這個不正常~」李老師笑著說。為了瞭解台灣高山湖泊的生態系代謝過程及影響機制,林業試驗所的前所長金恆鑣博士與研究團隊以保存良好的鴛鴦湖為研究對象。在國科會(現在的科技部)的支持下,他們將裝有感應子的浮筒放在湖面上,每十分鐘測量並記錄湖面上風速、風向、水中溶氧量及不同深度水溫等數據隨著日夜和氣候變換的改變,李老師說:

「這些就是IoT的原型,所有的數據都是持續的測量並且以無線傳輸到計算中心,因為他們不可能在湖邊以人力24小時監測。」

經過一年多的研究,結果顯示鴛鴦湖的淨生產力在初夏及仲秋最高,在颱風季節則有顯著下降,因為颱風豪雨會對湖泊造成強烈的沖洗作用,湖泊中的菌相和營養鹽更新而暫時降低淨生產力,但是颱風的降雨同時也擾動了原本分層無法翻騰的夏季湖水,反而使生態系接著活潑了起來。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

「他們的結論是:颱風是台灣中小湖泊生態系重要的動力來源。」

溫帶湖泊有季節性的變化,熱帶湖泊因每日翻騰作用有很高的生產力,「而研究發現鴛鴦湖的動力來源除了這兩項以外,還有『颱風』這個額外的因子。這個重要的生態研究,是在台灣早期IoT輔助下才能做到的。」李老師說。

小林村紀念公園 來源:維基百科
小林村紀念公園,建於小林村遺址附近,為了紀念莫拉克風災被土石淹沒的462位小林村居民。 來源:維基百科

如果我們為地球穿上各種感應子……

台灣科學家在鴛鴦湖的研究中說明了物聯網對地球的重要性,在另一個悲傷的事件中,科學家則是期望物聯網能避免遺憾發生。2009年莫拉克颱風在台灣南部造成極大的災情,其中最嚴重的災情在高雄市山區的小林村,小林村東北角的獻肚山因颱風帶來的大量降雨而崩塌,滾滾黃沙瞬間淹沒小林村,造成數百人死亡。

「其實過去的研究認為小林村西北角的山頭是比較危險,所以大型的通訊設備恐怕因此建設在東北角,」但八八風災時東北角的獻肚山反而是災難的中心。如果能在環境中安裝各種感應子,以物聯網長期佈局監控降水量、河流流速、雨水滲進地層的情況、山的深層結構等等,或許可以協助科學家計算土石流發生的機率,藉由種種徵兆預測事件的發展,避免憾事重演。「當我們加入物聯網、智慧化的思維,就會看到各式各樣、全面性的樣貌,這是跟以前完全不一樣的事情。」李老師說。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

人手一顆感應子總共消耗幾座核電廠的能量?

早在1980年代,柏克萊大學提出「Sanddust(砂粒)」的概念,以微機電作出小型感應子,這麼一來可以降低感應子的價錢,就能在地球上廣布感應子,得到過去無法獲取的知識。IBM也曾經提出過「智慧地球」這個類似的計畫。但若想在地球各個角落裝上感應子,必須先克服能量的問題。

「假設我們要丟出一百億個感應子,而一個感應子耗電率為1毫瓦(mW),全部加起來就要0.1吉瓦(GW),核四電廠一個反應爐的發電功率是1.35吉瓦,光是一百億顆的耗電就要十分之一個核電反應爐,一百億個感應子很多嗎?每個人身上裝一個就超過這數量的一半了。」

李老師概估感應子的能源消耗,奠基今日雲端思潮的資料中心(Data Center)所需要使用的能源,就已消耗全球6%的能源,而物聯網更加蓬勃的時代勢必會產生極大量的資訊,未來雲端儲存空間還會消耗更多能源。降低能源消耗是物聯網發展的重要環節,因為要在資訊跟能源這兩個工業革命的對應元素同時進步之下,才能催化成物聯網革命。

美軍很久以前就開始設法解決行動裝置的能源問題。通訊科技在軍事的重要性可想而知,戰士們身上大概要準備6~8顆鋰電池,才能確保衛星電話、紅外線夜視鏡、通訊、防護等等配備在沙場上能隨時使用。為了維持這種行動裝置的能量來源,許多科學家探討各種人體動能擷取技術(human motion energy harvesting technology),將發電器放在耳朵、膝蓋、腳底,將溫度、震動、壓力、化學能等等轉換成電能,甚至還曾經考慮利用身體裡的血糖產生電能。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

「energy harvesting (能量擷取)是個很大的領域,可以讓感應子不需要一直換電池,像是鴛鴦湖中的感應子就很需要這樣的研究,它不管是閒置、感測、傳輸,都需要用電,在野外不可能以人力更換電池或充電,所以很多人研究從風力、震動等等來源取得能量。」李老師說。

640px-View_of_Kikuseidai_from_Mount_Maya_Kobe
但若想在地球各個角落裝上感應子,必須先克服能量的問題。來源:維基百科

應用科學是基礎科學的聚焦

物聯網對產業、商業和科學研究帶來的好處已經有目共睹,在物聯網持續改變我們生活的未來,能量擷取是其中很大的結構,需要科學家持續研究,才能不斷的突破科技極限,「那麼,到底應用研究重要還是基礎研究重要?」李老師提出一個大哉問。其實應用或基礎導向的科學研究不應該有價值高低之分,「比較好的說法應該是中經院的陳信宏所長所說:應用研究是大平台,讓各種創新知識彙整、聚焦在這個平台上,而在這個過程中,跨領域的結構也更容易出現。」

以物聯網為例,作為一個科技的應用平台,它需要各種技術聚焦於此,像是感應子開發、高效的能源擷取、訊號傳輸、智慧的節能城市發展、通訊協定的需求……等,其中能源擷取也是一個各種科技的大聚焦平台,從震動擷取能量需要機械和機電子專業的聚焦,利用太陽能發電需要電子、光電專業的聚焦,用無線傳輸取電則需要傳輸技術和電力系統人才聚焦,這些都是基礎研究一路聚焦到產業端的例子,越接近產業端就收縮成更專注的主題。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

物聯網現在已經對產業、科學研究帶來許多好處,未來的應用更無可限量,科學家一步步突破技術上的障礙,讓感應子如沙粒般撒在地球各個角落,我們就可以得到更多知識、更了解這顆星球,進一步理出人類、所有物種與地球間,更適合的共存共榮之道。

【下回預告】素番茄的科普難題

利用物聯網研究台灣湖泊生態系的利用物聯網研究台灣湖泊生態系的金恆鑣博士,他的哥哥,作家金恆煒,曾在一篇探討基改食品的文章中寫道:「老闆,來杯『素』的純番茄汁!」,雖然這是文章中虛構的素食者點餐台詞,但還是相當令人好奇:番茄難道不是素的嗎?1990年代曾有生技公司嘗試在番茄中加入魚的抗凍基因來研發耐寒番茄品系,「這個番茄是葷的還是素的呢?大部份人會覺得:『有動物基因,嗯,是葷的。』但對我們學科學的人來說,番茄當然還是素的,因為基因並沒有動植物的差別。」李老師說,「差別在科普。我常以這個例子來說明,看似複雜而令人害怕的東西,其實只要從原理來看就能理解。」

轉入動物源基因的植物究竟素不素?每個人有著不同科學知識含量及對問題的認知,因而會有不同的解讀和答案,若補充大家的背景知識是否就能消弭認知差異?科學普及能如何改變人們思考和判斷呢?關於李世光老師這幾十年來推廣科學教育的精采故事,都在下一回的「極光片語」!

【極光片語】專欄收錄李世光老師的訪談,每一段小故事、小物件的背後,都有饒富趣味的科學道理。吉光片羽比喻殘存的珍貴文物,象徵李世光老師在科學研發的高昂志氣和人生智慧;傳說見到極光會帶給人一輩子的好運,期待讀者在本專欄得到的啟發,都能像看見極光般感動。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
雷漢欣
20 篇文章 ・ 5 位粉絲
PanSci的菜菜實習編輯,來自溫馨的動科系,心情好的時候喜歡說「你知道嗎!?」小故事,即使常得到「誰不知道阿.......」的冷眼回應,也不改其志。