美麗新境界 論智慧生活之現況
美麗新境界 論智慧生活之現況
2009.08.03 | 科技

在智慧生活與節能減碳議題發展下,必須透過整合不同的技術,並非傳統單一產業之解決方案所能因應,因此,如何將科技與傳統產業鏈連結,帶動新興產業價值鏈體系,進而開創新的服務,已成為產業重要與待解決之課題。目前台灣網通廠近來缺乏新應用、新標準等不利環境下,遭遇前所未見的毛利率掙扎困境,多家一線網通專業代工大廠陷入低毛利率保衛戰,因此,便逐漸尋求新的應用,而在愛台12項建設的利多帶動下,無線感測網路(Wireless Sensor Networks,WSN)將具有市場發展潛力。

台灣政府擬訂「U-Taiwan」計畫,利用ICT的普遍性與先進技術,讓每個人都能隨時隨地使用優質的生活e化服務,並推動愛台12建設-智慧台灣,以發展優質網路社會為主軸,透過網路匯流、感知環境、創新服務,營造智慧好生活及發展普及網路社群(Ubiquitous Network Society,UNS)相關產業所需技術。

一、WSN技術發展現況

所謂的無線感測器網路(Wireless Sensor Network,WSN)是指將許多感測器(Sensor)散佈在特定區域內,以隨意散佈的感測節點(Sensor Node)在未知感測區域來收集資料並回報給控制中心(Sink Node),即透過相互連結所組成的網路,針對環境中事物(如:溫度、濕度、光源等)做偵測,並將所收集的資料先做簡單運算處理後,再透過無線傳輸裝置將資料傳回。

WSN技術包括Z-Wave、INSTEON、ZigBee等,彼此競爭激烈,其中又以Z-Wave與ZigBee較受矚目。兩種技術各有其優缺點,Z-Wave主要應用在家庭控制及數位家庭,而ZigBee相對而言應用範圍較為廣泛,然而兩者在家庭WSN市場上可能成為競爭技術。然而實務應用上感測器電力與節點必須可靠、低功耗(因為這些節點通常由電池供電)考量下,而且還具備極低的購買、安裝和維護成本。因此ZigBee可能是目前最佳的方案。

二、WSN於家庭之應用

目前家庭自動化設備,大都採線控之方式設計,採用有線通訊技術,因為必須布線、重新安置節點(Node),電信營運商將會耗費更多建置成本,已建設完成的大樓更新線路也不容易,在住宅中,暴露的纜線更會破壞裝潢原貌,如:PLC便不適於大部分的應用,除了節點價格相對昂貴外,電源的位置也受到限制;此外有線通訊技術不適合須要重新建置的節點或行動式節點,為了克服傳統家庭自動化繁雜的線控方式的設計,各國皆積極研發WSN技術。其中在家庭之應用領域包括環境、空調、燈光、電源自動控制及安全、保全監控與情境控制等。

表一 全球WSN於家庭之應用實例

 投入廠商(國家)實際運用狀況台灣是否可行?
智慧電表Ember與Itron、Edison International (美)等聯邦政府方面已通過了2007年能源議案和2009年的刺激計畫,但公用事業機構實際上是以各州為基礎來分配電力的。1.台灣目前三表(水力、電力、瓦斯)分屬不同單位,難以統一。 2.尚未有相關法規制定。
家庭自動控制Control 4(美)等在設備施工時,免受現有電路管線之限制及自動化過程需於建物興建之時之電路設計及佈線施工,節省成本。耐用、功能、價格影響普及程度,觸控面板價格會直接反應在控制介面與智慧家電的成本上,也成為消費者是否願意導入智慧家庭的考量之一。
健康照護Harvard University -CodeBlue(美)、Olympus Medical Systems,FUJIFILM (日) 等藉著各種生理或環境感測器的使用,提早察覺老年人是否遭遇生理,或環境的危險狀態,並透過早期預防,降低後續處理費用。1.台灣保健制度健全,醫療診所林立。 2.醫療系統元件檢驗標準嚴苛,具產業跨入障礙。

Source:拓墣產業研究所,2009/07

透過中央控制系統,將燈光、視訊設備、音響等與系統整合的方式,即以一把遙控器進行操控,達成視訊分享、燈光控制、遠端操控,甚至門禁系統的整合等應用。甚至可經由手機或網路在外地或國外;遠端控制冷氣開關、查看監視狀況、關閉瓦斯閥等。目前在家庭自動化網路之通訊方式中,利用主控制器的周邊介面可連結無線網路或有線網路通訊來蒐集資料以及控制家電;含有無線通訊模組的家電亦可透過主控制器來控制其他電力線網路的家電,反之則亦然,依此達成家庭自動化網路通訊之功能。

三、WSN於商業、工業之應用

在工業安全監控方面,包括設備管理、環境監測及人員進出控制等應用,以協助店家、住戶進行安全管理,透過各種感測器,如:窗戶破碎偵測、裝置煙霧偵測器等設備,達到安全監控之目的。在建築自動化方面則可降低運營成本,如:遍佈空調供暖(Heating and Air Conditioning,HVAC)設備,並在每台空調設備上都加上一個ZigBee節點,就能對空調系統進行即時控制與節約能源。應用領域則包含辦公室智慧化,包括建築、環境及安全控制自動化等;而工業智慧化,則包括工業環境及安全控制監測自動化等。

表二 全球WSN於商業、工業之應用實例

 投入廠商(國家)實際運用狀況台灣是否可行?
防災Fire Information and Rescue Equipment (FIRE) Project(美)等建立自動防護警示系統,對環境安全需求監控與防災為應用主軸。1.可運用在地方環境資料建置與防治。 2.以洪災潛勢、水區崩塌地變遷、土石流監控等為發展方向。
工、商業控制Remtron (美)等目前主要應用於工業控制-機械、空調、暖氣等;辦公自動化-空調、燈光、電梯、門控等;建築智能監測-大廈、橋樑、電塔等;物流監測-倉庫、供應鏈、生產線;甚至有貨櫃貨運的安全監測-冷凍冷藏、易燃易爆物、有毒氣體。台灣商業運用可用在農業,如:溫室內部微氣候控制,亦可連接灌溉控制、花期調節遮光控制等其他控制系統,讓控制功能更完善。
橋樑監控Massachusetts高速公路、舊金山大橋(美)、深圳灣大橋(中國)等在橋上部署震動感測器並和無線傳輸模組,在橋樑上掛一繩索,拉緊繩索後釋放,使得橋梁震動,由無線傳輸模組傳回的振動訊號分析橋樑目前的抗震能力。1. 台灣屬多地震帶,目前已有應用在集集與鹿谷的橋樑。 2.應用於橋樑的結構壓力與張力,及結構的溫度、纜線強度、空間變形狀況、風阻、結構負載情況、鋼骨與混凝土間的連接做即時監控。

Source:拓墣產業研究所,2009/07

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2025年總統科學獎〉跨界40年!梁賡義院士在產官學研間,搭建科技、人文間橋樑
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2025年總統科學獎得主梁賡義院士,即便同時擔任逢甲大學春雨講座教授、浩鼎生技董事長,還為了協助國立臺東大學設立護理系而大力奔走,三不五時要環島、全臺走透透,日子忙得不得了,但他始終精神抖擻、滿懷熱情,只因他做的,是有益臺灣、社會發展的事。

事實上,梁院士從數學跨足生物統計,再投身高等教育與國家衛生,不僅以「廣義估計方程式」(Generalized Estimating Equations,GEE)改寫了縱貫式數據分析的規則,更以獨到的人文關懷,影響無數學子與政策制定。

從小,梁院士就喜歡數學的嚴謹與邏輯,1973年,他自國立清華大學數學系畢業後,便赴美深造,並在美國南卡羅萊納大學取得統計所碩士;接著,他又轉往美國華盛頓大學,攻讀生物統計博士學位。

從數學到生物統計,帶出數據背後的人性關懷

在研讀博士期間,他接觸到了當時炙手可熱的「存活分析」,意識到生物統計能直接幫助科學家、臨床醫師回答有意義的科學問題,對人類健康產生間接但深遠的助益,就此便踏上生物統計的「不歸路」。

教學界的老友們來到頒獎典禮,為梁院士祝賀殊榮。
教學界的老友們來到頒獎典禮,為梁院士祝賀殊榮。
圖/ 數位時代

1986年,已在美國約翰霍普金斯大學(Johns Hopkins University)任教職的他,與同事Scott Zeger研發出新的統計方法「廣義估計方程式」。梁院士解釋,不論是實驗室、世代流行病學或臨床試驗,只要是縱貫式硏究(longitudinal study),產學研界都會用到GEE,進行統計分析。尤其在國際大藥廠最常用的「前後測臨床試驗」(pre-post design for clinical trial designs)中,GEE讓全球臨床醫師能準確評估癌症、心臟血管和糖尿病等新藥的療效,進而獲得各國食藥署通過,造福千萬病患。GEE發表至今,已被引用逾22,000次,並納入R、STATA、SAS、SPSS等主要統計軟體中。

雖然在約翰霍普金斯大學任教長達28年,梁院士卻幾乎年年暑假,都返國舉辦研討會,分享國際生物統計和流行病學的新知。也因為始終心繫臺灣,讓梁院士在2010年,毅然辭去在美教職,回臺擔任國立陽明大學校長。

一方面,梁院士成功為學校爭取5年500億的計畫經費,成立腦科學中心、腫瘤免疫中心和高齡健康研究中心,將陽明大學打造成研究型大學,並在國際間嶄露頭角。另一方面,為了培育年輕人才,他選擇停下個人研究,建立起由資深教師帶領年輕教師的「師徒制」,鼓勵經驗傳承,「組織要永續發展,有賴於年輕人才的成長。」像是他自己儘管平常公務繁忙,仍活躍於社群,默默留心學生的大小事;他並邀請學生前往校長宿舍,定期舉辦「與校長有約」活動,這讓學生與他之間「零距離」,大至職涯規劃、小至生活瑣事,都樂於與他分享。

最重要的是,梁院士相當看重全人教育,因此廣泛開設人文講座、藝術文化等通識課程,尤其陽明大學以醫科見長,「所謂視病如親,醫護人員在專業之外,更需要具備人文素養,才能真正關懷病患。」

梁院士於頒獎典禮現場發表感言。
梁院士於頒獎典禮現場發表感言。
圖/ 數位時代

2017年,梁院士接下國家衛生研究院院長一職。這時,他又迅速轉換角色,每週檢視國際文獻、提供數十件政策建言,充分發揮國衛院的智庫功能。新冠肺炎爆發期間,他再度臨危受命,擔任中央流行疫情指揮中心研發組組長,帶領國衛院在15天內,完成公克級瑞德西韋合成,並與阿斯特捷利康(AstraZeneca)簽約,預採購1千萬劑疫苗,達成防疫、安定民心的任務。

不斷跨界,帶著使命感堅定前行

一輩子都在「跨領域」的梁院士,堅信創新不僅來自技術,也來自跨域合作帶來的新思維。他在美國求學、教書時,不是發表完論文就沒事了,他還持續思考,自己的研究能如何被用在臨床,因此他積極參與思覺失調症、強迫症研究等多項計畫,與基因學家、精神科和流行病學醫師腦力激盪、挑戰彼此。但梁院士特別提醒莘莘學子們,「跨領域」固然重要,大學時期仍應先在一個領域「站穩腳跟」,如此才能擁有與不同領域對話、欣賞的紮實基礎。

在產官學界耕耘逾40年,梁院士絲毫未停下前進的腳步。如今,他仍在杏壇作育英才,也深入業界,期望將研究成果更直接應用在藥物,以造福病患,「這是我一直鼓勵學生進入藥廠的原因!因為他們對人類的貢獻,可能比發表文章更直接。」近來,他心心念念的最大任務,是以自身人脈連結資源,為臺東大學爭取設立護理系,填補偏鄉地區的醫護缺口。

賴總統親自頒發「2025年總統科學獎」殊榮予梁院士。
賴總統親自頒發「2025年總統科學獎」殊榮予梁院士。
圖/ 數位時代

每一個統計數字背後,都承載著真實的生命重量;每一次跨領域的嘗試,都可能為人類帶來新的希望曙光。梁院士在統計學的精準座標中,繪製出一幅幅影響深遠的生命藍圖,持續為臺灣乃至全球的健康與福祉努力。

梁賡義 院士
專長:生物統計、流行病學
現職:逢甲大學春雨講座教授
成就:研發「廣義估計方程式」,讓全球臨床醫師得以正確評估許多如癌症、心臟血管及糖尿病等新藥的療效,造福嘉惠全球數以千萬計的病患;橫跨產官學界,為臺灣貢獻所長

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