不用空氣感測器,就能為用路人指出「最能大口呼吸的路」

(圖片來源:Pexels)

空汙、疫情來襲,當口罩成為生活基本配備,科技如何守護人類的呼吸安全?

空氣污染是隱形殺手,聯合國世界衛生組織估計全球九成人口都暴露其中,佔所有死因的八分之一。這也是準新手爸爸科柏(Ran Korber)害怕的。

科柏的太太患有氣喘,當時正在找房子的他們擔心空污會增加母親和胎兒的健康風險,各地空氣品質數據卻付之闕如,「如果我們看不見呼吸的空氣,卻仍會因為它而生病,我們該如何選擇安居之所?」兩年後,環境工程師出身的科柏與友人創立空氣品質數據監測公司BreezoMeter,要讓空污現形!

BreezoMeter提供全球超過100個國家,細緻到5公尺的計算,每小時即時更新的空污監測資訊。用數據科學繪出空污地圖,透過評分、分類和顏色即時顯示空污動態,警示PM2.5、臭氧、一氧化碳、二氧化氮等6種主要空污來源和影響。

同時,根據污染濃度和使用者對空污的敏感程度,為老幼、氣喘、心臟患者等提供健康風險和出行建議,甚至能計算每條路線、每種交通方式的空氣品質結果和污染暴露值,建議用路人一條「空氣最乾淨的路」,給智慧城市管理者反饋,以做出更好的決策。

2017年,BreezoMeter被提名全球百大清潔科技公司,入圍聯合國歐洲經委會的「Ideas4Change」獎決賽,獲奧巴馬政府的表揚,隨後再獲歐盟展望2020科研計畫的經費挹注。

BreezoMeter讓空污無所遁形,但神奇的是:他們沒有自己的空氣感測器。

即時空氣監測數據和它們的產地

BreezoMeter從數百個官方來源,抓取全球空氣品質監測站的數據,但他們很快就碰上問題,「空氣品質不像天氣,隔一個小時,隔條街,都能發生劇烈變化。」而且各國空氣品質指標監測的污染物質和數目不同,對數據平均時間的定義分歧,污染濃度的危險標準也不一,檔案格式五花八門,增加監測難度。

官方監測站因為造價昂貴,多集中在人口稠密地區而且間距大,許多地方都在官方雷達之外,報告常會延遲數小時,且不會涵蓋所有污染物,「政府的數據可靠,但他們收集空氣品質數據的目的主要是法令規劃參考和趨勢分析,並非為了實時決策,」BreezoMeter指出。

但若是採用低成本的感測器,很難在全球鋪下天羅地網之外,感測器的安裝位置也影響至大。不只經常需要校準,準確度和管制程度也常低於官方監測站。

為了提供實時數據,BreezoMeter建立了自己的全球空氣品質指數的統一標準,支援全球50種空氣品質指標,以利計算和比較。為求精準,全部的預測數據都經過雙重驗證。

每小時,BreezoMeter的準確度實時監測器會在官方數據公布後,回頭比較演算法的預測結果和真實答案之間的落差,一旦準確度過低,系統將自動移除該數據,改以其他預測模型的數值替代。當某個區域數據不足或有誤(監測站未校准或故障)時,他們亦可能暫停繪製該區的空污地圖。

小數據立大功,形塑未來永續城市

為了彌補官方數據的不足,推算監測站之間的空白地帶,他們增加了多個數據層,額外納入當地天氣、即時交通狀況、衛星數據、地表覆蓋類型等數據,以及風力、降雨、紫外線輻射、野火、空污擴散和化學反應等模型。

然後,每小時在雲端上用30多種演算法和複雜的機器學習技術,計算4.4億個地理網格,分析75億個污染物濃度,實時預測未來24~96小時的空氣品質,精準度高達5公尺,足以分辨你家和隔壁鄰居或巷口小七呼吸到的空氣有何不同。

數據讓空汙無所遁形,成為氣喘患者趨吉避凶的護身符,保養品業者精準行銷的利器,確保乘客與駕駛行駛在空氣最健康的道路上,並直接賦予公民資訊的力量,小至影響個人決策,大至凝聚成公民運動,監督政府與企業的環境責任。而空污現形記,也正在重塑城市的樣貌和軌跡。

巴黎市府推動「重塑我們的廣場」計畫,鎖定巴黎七個歷史廣場,試圖用數據改造生活品質、公共空間和永續交通方式。BreezoMeter參與了其中民族廣場的試點計畫,負責空污數據,實時監測空污濃度和發出危險預警,其洞見可望改變巴黎的交通和城市規劃。

也許在不久的將來,數據將會打造一座智慧城市。用空污數據指導道路規劃,調整交通號誌,決定公車站牌位置,以減少塞車,改善空污、市民健康和生活品質。在城市規劃上,根據空氣污染源來決定新學校或醫院的選址,降低孩子罹患氣喘和患者病情惡化的機率。

(感謝本文協同研究者王茜穎)

(圖片來源:若水國際)

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