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3D列印輔護具 護膝護腕好輕鬆「印」出自在手足

撰文/劉映蘭

曾經掀起創客(Maker)風潮的3D列印,不僅實現了人類的奇思異想,現在也進入醫療領域,成為復健病人的好幫手。小至滑鼠手、媽媽手,大至足踝矯形器和義肢, 3D列印技術所展現的客製化與貼合度,應用到輔護具上,大幅縮短製作時間,量身訂做更讓病患穿得舒適,復健更有效!

小至滑鼠手、媽媽手,大至足踝矯形器和義肢,工研院與新竹馬偕紀念醫院合作建置「3D列印設計服務共創平台」,列印出客製化醫療輔護具,成為病患生活中不可或缺的貼心「手足」。
小至滑鼠手、媽媽手,大至足踝矯形器和義肢,工研院與新竹馬偕紀念醫院合作建置「3D列印設計服務共創平台」,列印出客製化醫療輔護具,成為病患生活中不可或缺的貼心「手足」。

3D列印技術正夯,但你能想像這項技術,除了可以幫助腕隧道症候群(俗稱滑鼠手)患者復健外,還能印出幼兒義肢,協助爬坐平衡,進而跨出人生的第一步!工研院與新竹馬偕紀念醫院合作建置「3D列印設計服務共創平台」,列印出客製化醫療輔護具,成為病患生活中不可或缺的貼心「手足」。

將3D列印技術運用在醫療輔護具上的起心動念,其實是來自研發人員的「切身之痛」。工研院雷射與積層製造科技中心副執行長洪基彬致力於研發、推廣3D列印技術,直到有一天,困擾他的椎間盤突出問題又復發時,突然靈光乍現:「何不用3D列印來印輔護具?」

現代人長時間使用滑鼠,壓迫腕神經而罹患滑鼠手;長期抱小孩、做家務,導致手部肌腱發炎而,變成「媽媽手」,這些操勞過度的關節,不小心處於特定姿勢時就會疼痛不已,一旦施力不當,不僅疼痛加劇,甚至有可能造成不可逆的傷害。新竹馬偕紀念醫院復健科醫師陳建鵬指出,滑鼠手、媽媽手等治療方式都需要適當輔具協助腕部固定、矯正姿勢,避免造成問題的重複性動作繼續帶來傷害。

快速、舒適 大幅改善輔護具製程

然而,傳統的輔護具是採用「熱塑」的方式製作,治療師需先以約攝氏60度的熱水軟化材料,再將材料套入病患的手部等待模具冷卻成形,方能建立個人的手部專屬模型,過程中患者必須維持固定姿勢並忍受熱塑材料包裹住患部。

當洪基彬將「3D列印設計服務共創平台」推薦給新竹馬偕醫院,工程師與醫師都有種如獲至寶的感覺。在醫院這端,復健治療師只需開啟3D掃描儀,8秒完成患部360度掃描,將資料上傳雲端,再透過AI系統導入相關症狀的病例數據,15分鐘就能完成建模。建模資料回傳醫院,加入醫師和復健治療師的專業意見,共同參與模擬製程,原本模擬需要3到4天的時間,現在只需1小時,大幅縮短輔護具製造流程,病患很快就能復健進程。

在臨床上,陳建鵬也強調,舒適性是復健的關鍵,如果輔護具戴起來不舒適,病患就不會常戴,復健效果自然有限,因此輔護具的材質就顯得十分重要。經過工研院3D列印團隊與新竹馬偕醫院不斷溝通、修正,針對不同功能的輔護具,已經找出最適化的材質與透氣設計,提高病患穿戴的舒適性。

義肢、足踝矯形器也難不倒

除了改善媽媽手與滑鼠手的復健效果,工研院的3D列印技術也曾幫助過一名出生時手部感染而截肢的獨臂男嬰,待小男嬰長到開始坐立、爬行的年紀時,因為缺少一隻手臂的孩子少了施力點,不僅很難平衡,甚至連行走都不方便。

陳建鵬表示,傳統義肢的價格依照材質、使用功能和患者本身的狀況,價差甚大;加上嬰幼兒成長速度快,更換義肢的頻率也高,傳統製造方式跟不上孩子成長的速度。現在有了3D列印技術製造的義肢輔具,可以隨孩子成長速度更換,質地輕巧更便宜,減輕病患家庭的經濟負擔。

此外,醫療輔護具還有另一個廣大應用族群-銀髮族。隨著年紀老邁開始退化的足踝,讓年長者困難於行,台灣已邁入高齡化社會,輔護具需求逐年增加,與手部輔護具一樣,醫師和復健治療師經常面臨患者因穿戴不適而降低穿戴意願,導致治療效果欠佳的困境。

為了增加病患的舒適度,工研院也與交通大學合作建置「步態研究」實驗場域,透過觀察、感測病患走路姿勢,加上問卷調查,深度了解使用者的真實感受和經驗,將蒐集回來的資料數據加以分析和實驗,打造最適合銀髮族的足踝矯形器。

工研院雷射中心副執行長洪基彬期待有朝一日能用3D列印技術研發出改善椎間盤突出的矯形器、人工骨釘或協助醫師開刀時的手術導板等。
工研院雷射中心副執行長洪基彬期待有朝一日能用3D列印技術研發出改善椎間盤突出的矯形器、人工骨釘或協助醫師開刀時的手術導板等。

未來醫療領域應用更廣

工研院打造的「3D列印設計服務共創平台」,結合掃瞄、3D建模、結構及積層製造製程設計分析技術,透過雲端服務平台,醫療團隊可遠端即時回饋意見,完成3D列印輔護具的最佳化設計,讓多方參與的輔護具製作流程得以無縫銜接,一氣呵成。

洪基彬表示,未來「3D列印設計服務共創平台」的商業模式,會參考IC設計公司與晶圓代工廠的上下游關係,「醫療院所只需提供列印前期設計,即可將數據經由雲端傳輸給醫材供應商生產所需輔護具。」目前該平台正積極累積更多輔護具列印案例,儘早完成法規所要求的場域驗證。

由於3D列印輔護具現階段仍屬體外醫療器材,洪基彬期待有朝一日,能用這項技術研發出改善椎間盤突出的矯形器,但這一類型醫療器具植入人體,需要更多實證,工研院研究團隊現在除了和新竹馬偕醫院合作手、足輔護具外,也積極和台北醫學院附設醫院、高雄醫學院附設醫院、台北榮總等多家醫院合作,嘗試在難度更高的體內植入3D列印醫材,例如椎間盤或人工骨釘,或協助醫師開刀時的手術導板等。

「期待有一天,能看到工研院3D列印的人工心臟或髖關節問世,造福更多病患,」洪基彬充滿信心地說。

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一線醫護最佳幫手智慧醫療臨床資訊系統

撰文/凃心怡

洗腎其實是非常複雜的治療,透過儀器將血液中的廢物析出,每次約4小時療程中,須密切量測並監控超過100筆生理數據,以避免風險,因此洗腎中心相當仰賴人力。衛福部彰化醫院導入工研院「智慧醫療臨床資訊系統」,讓洗腎生理數據監控即時化、自動化,提升服務效率與醫療品質。

衛福部彰化醫院導入工研院「智慧醫療臨床資訊系統」,讓醫護人員靠著行動護理車上的電腦螢幕,就能即時掌握每一床病患多種生理數據。
衛福部彰化醫院導入工研院「智慧醫療臨床資訊系統」,讓醫護人員靠著行動護理車上的電腦螢幕,就能即時掌握每一床病患多種生理數據。

踏入醫界逾36年的彰化醫院院長謝文淮,講起資訊化卻是信手捻來,早在18年前,謝文淮在醫療專業之外,選擇資訊管理領域繼續進修,「當時台灣的資訊技術已相當發達,我認為醫療結合資訊,是醫療未來的發展方向。」

跨領域的持續研修,給了謝文淮推行智慧醫療充足的能量。1994年,眼見病歷從手寫演變為電腦輸入,然而電腦當時還無法支援畫圖,病歷得做兩套讓醫師十分困擾,謝文淮自掏腰包,花20萬元請人組裝4台搭載觸控螢幕的電腦,並開發軟體,推出圖文並茂的線上病歷。「4年之後,我讓處方箋從診間直接串連到藥局,如此一來,病人可以方便在自家附近藥局領藥,甚至可以請藥局送藥到病人家,落實社區慢性病管理。」

工研院團隊在儀器上外接擷取裝置,取得數據後,將各項資訊彙整至平台資料庫,成功解決不同量測儀器資料不互通的問題。
工研院團隊在儀器上外接擷取裝置,取得數據後,將各項資訊彙整至平台資料庫,成功解決不同量測儀器資料不互通的問題。

病況提前預警 醫療資訊系統成解方

醫療與資訊的結合,不是謝文淮的突發奇想,而是他從醫數10年來,經歷許多遺憾累積而成的大願。他回憶,曾有一台手術很成功,翌日病人就可以出院,沒想到突然接到緊急通知,待他趕到時,發現病人腹部隆起,明顯是內出血,「緊急開刀,卻找不到出血點,幾天後病人就過世了。」

這樣的意外在醫療界不勝枚舉,讓他深刻體悟到,面對突如其來又難解的病況,亟需許多的「早知道」,「如果能及早處置,做好預防措施,有些遺憾或許不會發生,病人在術後恢復階段的品質也會差很多,」謝文淮說。

運用科技資訊提升醫療品質,一直都是謝文淮著力很深的一環,眼見網路時代來臨,多數醫療院所透過設備連網,即時擷取儀器上的數據,累積大數據後可進一步分析、協助病情判斷,謝文淮深信,導入資訊科技能量一定可以幫助更多病人。

智慧醫療興起,醫院成為資訊業者兵家必爭之地。然而市面上的現成系統,一來要價昂貴,動輒數百萬元;二來整套系統相當制式化,「用別人的系統,就代表著醫護人員必須改變現在的習慣去配合。這對於工作負擔日益加重的第一線醫療人員來說,不是幫忙還會成為負擔,」謝文淮深知智慧醫療的必要,卻又對市面產品不盡滿意,直到謝文淮遇到工研院。

生理量測數據 自動收集立即彙整

偶然機會下,謝文淮認識了工研院電子與光電系統研究所微縮型智能系統組工程師李育賢,得知工研院有此技術能量,可協助彰醫邁向智慧醫院之路,「工研院的技術有口皆碑,加上是政府法人,我相信他們不會讓我失望,事實也是如此。」

既然要做,就要從最困難的地方開始突破。彰醫鎖定血液透析中心(俗稱洗腎中心),導入工研院的「智慧醫療臨床資訊系統」,血液透析中心的量測儀器數量十分可觀,需要大量的人力即時監測病患的生理資訊。

「我們希望病患生理量測數據可以自動收集到平台上,擺脫手寫、減少錯誤,有效節省醫護時間,未來透過AI分析,在病人可能發生狀況前的3分鐘、甚至10分鐘前就能發出警示,」謝文淮豐富的臨床經驗告訴他,「病況變化說來就來,我們不是等病人發生狀況,才投入急救。提前得知、提早診治,才是我們想要的。」這一點,彰醫腎臟內科主任蔡旻叡再認同不過。

預警提示 助醫護人員和死神搶時間

走進血液透析中心,不僅量測需求多,風險也高,隨時可能有意外發生,「全世界的洗腎中心,一定都會備有一台急救車,這是因為洗腎過程中可能會有頭暈、抽筋等症狀,其中最可怕的就是掉血壓,」蔡旻叡解釋,血壓下降後果可輕可重,嚴重的話極有可能危及生命。

蔡旻叡認為,雖然醫生可以從數據中預先推估洗腎低血壓的風險,但現實中醫護要同時照顧很多病患,根本不可能一直待在儀器前監控數據的變化。此外,光是一位洗腎病患洗一次腎的數據,包含血壓、脈搏變化、靜脈壓、血氧飽和度等等,就有上百筆,「這些數據都有關聯性,假如累積的數據夠多,足以讓AI進行分析,未來病人掉血壓之前就能及時預警。」因此在導入智慧醫療臨床資訊系統時,血液透析中心便積極參與。

「在擷取數據方面,一開始我們打算在每一台量測儀器上架設攝影鏡頭,用影像判讀方式收集資料,」研發團隊成員之一的工研院電光系統所微縮型智能系統組長駱韋仲回憶,實際走訪洗腎中心後才發現,血液透析中心的醫護人員時常得穿梭其中、上下取物,很容易撞到攝影鏡頭。駱韋仲說,「就算影像判讀得再準確,但在這個場域就是不適用,我們必須再找新方法。」

於是工研院團隊改在儀器上外接擷取裝置,取得數據後,再以低頻無線通訊模組與RFID感測元件傳輸,將各項資訊彙整至平台資料庫,成功解決不同量測儀器資料不互通的問題,醫護人員靠著行動護理車上的電腦螢幕,就能即時掌握每一床病患多種生理數據,可擴大醫療服務的能量。

客製化貼心設計 打造醫護愛用系統

配合場域與使用者需求,工研院研發團隊也邀請一線醫護人員參與系統介面設計。彰醫護理科副護理長賴宴珊表示,他們幾乎每一天都要與工研院的研發團隊進行反覆多次的討論。

「我們把想要的、希望修正的功能與使用上的困難都告訴工研院,雖然一開始跟工程師的溝通隔行如隔山,像是工程師們不明白洗腎病人量體重為什麼必須扣掉飲水的重量、身上液體的重量,當我們解釋這是淨脫水量時,他們更是一頭霧水,」談起那段雞同鴨講的時期,賴宴珊不禁莞爾。

即便要理解跨領域的專業術語耗時費力,研發團隊把握與醫療場域合作的機會,傾聽學習,一次次溝通、修正,只盼能讓系統更貼近醫護需求,讓醫療機構也能感受智慧化的好處。

「我們在交接班時,習慣貼字條在病歷上提醒該病人的情況,但資訊化之後怎麼貼?」蔡旻叡坦言,此一多年來的習慣,要改變著實不易,「工研院的研發團隊聽到我們的需求,就在系統內設計出便條紙的功能,這個便條紙會跳出提示,可以設定要放多久、什麼時候跳出提醒,還可以用顏色區分是哪位醫師與護理人員的留言。」

除了將醫護的習慣予以數位化外,研發團隊也做了之前沒有的新設計:為體恤有老花眼的醫護人員,研發團隊設計出4種不同大小的字級,讓每位同仁可以根據自身需求調整字體;為了順暢病患報到流程,團隊設計出量完體重,系統可自動計算淨脫水量,同時完成報到手續的功能,賴宴珊笑稱:「這套系統真的是為我們創造出一個非常友善的工作環境!」

為了順暢病患報到流程,團隊設計出量完體重,系統可自動計算淨脫水量,同時完成報到手續的功能。
為了順暢病患報到流程,團隊設計出量完體重,系統可自動計算淨脫水量,同時完成報到手續的功能。
研發團隊把握與彰化醫院合作的機會,一次次溝通、修正,只盼能讓系統更貼近醫護需求,讓醫療機構也能感受智慧化的好處。圖左至右為彰化醫院主任陳敬瑜、 組長蕭國常、工研院電光系統所工程師李育賢、組長駱韋仲、彰化醫院院長謝文淮、副護理長賴宴珊、腎臟內科主任蔡旻叡。
研發團隊把握與彰化醫院合作的機會,一次次溝通、修正,只盼能讓系統更貼近醫護需求,讓醫療機構也能感受智慧化的好處。圖左至右為彰化醫院主任陳敬瑜、 組長蕭國常、工研院電光系統所工程師李育賢、組長駱韋仲、彰化醫院院長謝文淮、副護理長賴宴珊、腎臟內科主任蔡旻叡。

系統正式上線 可提升醫院服務能量

為求相互驗證,目前除了讓系統自動抓數據,醫護人員仍得維持抄寫數據。「雖然現在工作量是雙倍,但我們看得到進展,相信一切都是值得的。」蔡旻叡認為,智慧醫療大勢所趨,如果因為現在的陣痛期而拒絕轉換工作模式,未來只會更痛苦;「同樣都要痛,就要痛得有價值,如同現在系統同步設計與導入,我們工作量加重是真的,但成就感很深也是真的。」

智慧醫療臨床資訊即將結束第一階段的測試驗證,邁入第二階段全自動數據上傳,屆時護理師將可省下抄寫、輸入工作,正式上線後,可望節省三分之一以上人力,以既有醫護人數與設備規模來評估,還可再服務多3成的病患。

面對未來,蔡旻叡充滿信心,「我們要的不只是幫忙抄數據的系統,我們夠期待第三階段的數據分析,讓這個『助理』進一步升級,搶在病患不舒服時提供警示協助,成為第一線醫護同仁的最佳幫手。」

最好的技術,首要條件並非創新,而是可以被充分運用。謝文淮期待,彰醫血液透析中心成功導入智慧臨床資訊系統後,也能複製到醫院其他單位,甚至走出彰醫,串連社區、乃至全國,共創台灣醫療嶄新未來。

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返鄉台商打造智慧工廠健身器材智造先鋒

撰文/陳怡如

美中貿易戰加速台商回流投資,日前工研院與國內第一大飛輪健身車廠期美科技簽約,將協助其在台南打造國內首座健身器材的「智慧工廠」。在軟硬整合的智慧製造技術下,將能大幅提高產能,有助擴展國際市場。

工研院與健身車大廠期美科技簽約,協助打造國內首座健身器材智慧工廠,為進軍國際市場儲備競爭動能。由工研院智慧機械中心執行長陳來勝(前坐者左),與期美科技副總經理吳振華(前坐者右)代表簽約。
工研院與健身車大廠期美科技簽約,協助打造國內首座健身器材智慧工廠,為進軍國際市場儲備競爭動能。由工研院智慧機械中心執行長陳來勝(前坐者左),與期美科技副總經理吳振華(前坐者右)代表簽約。

美中貿易大戰持續延燒,企業布局策略遭受干擾,加速台商回台發展。台灣第一大飛輪健身車廠期美科技,也決定加碼回台投資。在工研院協助下,將於台南新吉工業區打造占地3,000坪的智慧工廠,透過工研院軟硬整合的智慧製造技術,達到即時下單、精準備料、降低庫存、有效生產並能快速出貨的目標,為未來國際市場儲備競爭動能。

期美科技副總經理吳振華表示,全廠建設預計4年完工,總計投資16億元,第一期廠房預計明年第二季完工,第三季投產,屆時預計產能約可增加2.5倍,由目前每年30萬台,到年產量上看百萬台。

美中貿易戰帶動台商回流潮

行政院政務委員龔明鑫指出,近一年來因美中貿易戰,帶動近30、40年來最大的台商回流潮,這波台商回流預估將落地生根20年,成為台灣未來發展的動能。經濟部截至8月8日統計,共有106家廠商回台投資台灣,總投資金額已超過5,370億元,將可創造逾4萬5,700個本國就業機會。

吳振華表示,期美科技主力外銷,超過99%的客戶來自歐美等國,其中市值約40億美元的全球最大健身獨角獸公司,也是期美科技的客戶之一。考量美中貿易戰造成經營環境的不確定性,因而啟動回台投資計畫。

智慧化生產 資訊精準有效率

先前為深化台中精密機械能量,台中市政府媒合經濟部計畫與工研院,以兩年4億元的投資額,建設「智慧製造試營運場域」,導入智慧排程、製程決策、品質調控及設備診斷等技術,「正是當時有遠見先建置這個基地,現在才有這股能量可以協助大家。」

工研院副院長張培仁表示,工研院利用台中智慧製造試營運場域的技術,結合國際系統整合大廠法國達梭的製造執行系統(MES),打造期美科技的智慧工廠。未來工廠將包含智慧製造管理系統、彈性模組化生產線、自動倉儲系統、智慧機上盒(VMX)、無人搬運車、智慧監控系統等技術,從拿到工單到最終產品產出,全產線都能達到自動化與智慧化,不必再依靠人工手抄報表、人工機器操作、人工排程、人工物料搬運與組裝,可增加效率與資料正確性。

「在生產過程中,只要有人的部分,就會有品質不確定性的問題。所以怎麼把工作標準化、讓機械代勞,品質就能越穩定,不僅節省成本,人力也可用在更有價值的工作上,比如精確組裝或品質管理,」吳振華說。過去期美在組裝製程近9成皆由人力完成,未來組裝產線導入機器手臂後,人力作業將可降為5至6成。

過去期美在組裝製程近9成皆由人力完成,未來組裝產線導入機器手臂後,人力作業將可降為5至6成。
過去期美在組裝製程近9成皆由人力完成,未來組裝產線導入機器手臂後,人力作業將可降為5至6成。

期美引路 盼促產業升級

除了貿易戰,另一個促成期美科技打造智慧工廠的原因,也是為了因應未來擴大產能的需求,「美國大客戶快速崛起,我們的生產也必須能夠快速因應才行,智慧製造就是未來趨勢,」吳振華說。

期美科技的智慧工廠裡,全都是依公司發展的整體策略角度(比如預計達成的營收與產量)量身訂做,期美原有的台南西港廠負責焊接、烤漆,明年完工的新吉廠則負責組裝。

身兼「台灣健身器材優質聯盟」(S-Team)會長的吳振華,也希望藉由這次機會,打造更好的產學研合作模式,將這套自動化的生產方案,擴展到S-Team成員的工廠裡,他期待,台灣的健身器材產業能夠一步步走出過去的傳統生產模式,邁向智慧化發展,強化整個產業的國際競爭力。

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降低成本、節能減碳

撰文/唐祖湘

節能減碳與提升能源效率風氣正熾,世界各國已將「需求面管理」(Demand Side Management)視為重要電力管理機制。工研院攜手台灣電力與能源工程協會舉辦「電力需求面管理」實務論壇,邀請學者專家分享電力需求管理的國際最新趨勢,以及國內推動現況。

工研院舉辦「電力需求面管理」實務論壇,中興大學教授許志義(左3)與台灣能源技術服務產業發展協會理事長楊正光(右2)、台電業務處組長龔良智(左1)等學者專家,均在會中針對電力需求面管理提出精闢見解。
工研院舉辦「電力需求面管理」實務論壇,中興大學教授許志義(左3)與台灣能源技術服務產業發展協會理事長楊正光(右2)、台電業務處組長龔良智(左1)等學者專家,均在會中針對電力需求面管理提出精闢見解。

酷暑當頭加上全球氣候異常,炎熱頻率提高,導致用電需求不斷成長,為了改善用電吃緊狀況,並降低發電端的負載,先進國家紛紛從電力的需求面管理著手,彈性調整用電需求,並推動相關政策,以達到穩定的供需平衡。

中興大學教授許志義表示,從全世界電力需求管理實施先驅──美國加州的作法即可看出指標性趨勢,其能源政策即規劃未來新增電力需求尖峰負載的5成,都必須來自需求端能源效率的提升,亦即半數新電力需求,必須靠提升用電效率來滿足;加州電源開發政策甚至明文規定,開發順序以電力需求面管理最優先,其次是再生能源發電,第三才是傳統發電。

需求端管理最可節省耗能

為何需求面管理如此重要?「因為它是對環境最友善的作法!」許志義指出,地球早已承受太多碳排放,而電力從煤礦等化石能源在地底下開採後,長途跋涉至發電廠產生電能,再經過輸配電系統送至用戶終端設備,期間所造成的能源轉換損失,至少是用戶實際用電量的5倍,「換言之,每節省1度電,可實際為地球至少節省5度電能的消耗,」電力需求面管理的重要性不言而喻。

值得關注的是,需求面管理的主軸之一「需量反應」(Demand Response)如今成為多數國家提升節能潛力的重要措施,指的是為改善電力系統的負載型態,藉由調整電力價格或提供折扣等誘因,引導用戶配合減少用電,來提升電力設備的效率,該機制起源於美國,目前韓國、日本與台灣均實施。許志義分析,因再生能源尚無法解決其間歇性發電的痛點,透過需量反應則可以在需求端發揮平衡作用,所以成為熱門電力管理方式。

需量競價具互動彈性

台灣從1979年即推動需量反應措施,40年來,台電因應各種需求設計過不同方案,鼓勵用戶與企業配合在用電尖峰時段減少用電。台電業務處組長龔良智說明需量反應現行的2種類型,第一種「價格型」,其設計概念是訂定各種隨時間日期變動的差別費率,導引用戶調整用電行為,以減輕電費負擔、挪移尖峰用電,如季節電價、時間電價、儲冷式空調系統離峰用電優惠等,均屬此類作法。

第二種「誘因型」是指用戶與台電透過事先約定方式,於電力系統尖載期間或調度需要時,配合降載以獲得電費扣減,其型態又分為「計畫性」、「臨時性」、「需量競價」3種用電措施。龔良智表示需量反應的推廣實施,短期除減少尖載機組高成本燃料耗用及長期減緩機組投資成本外,更可在任何時間依照事先規劃減少停限電的發生,達成穩定供電可靠度,龔良智舉例,2017年8月若未實施需量反應負載管理措施,將可能有6天的時間,呈現備轉容量吃緊狀態,透過有效實施需量反應措施,成功扮演需求面管理角色,提供民眾企業穩定電力幕後推手。

不過,國內參與需量反應的工業用戶待開發,台灣能源技術服務產業發展協會理事長楊正光認為,價格誘因偏低、用戶對於需量反應的資訊認知不足等,都是障礙主因。該協會現正提供節能改善評估服務,根據不同行業生產與運作特性給予節能整合建議,目前公、協會3、400家會員來自各行各業,皆已透過此一服務改善用電情形,其中一家內湖科學園區的大樓,透過此一模式,導入第二年就省下逾50萬元電費,不僅協助企業降低成本,亦可節能減碳,達到企業經營與永續環境的雙贏。

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關鍵消費意圖預測技術最懂你掌握消費者的心

撰文/凃心怡

上世代的實體賣場,只能從結帳資料得到「啤酒放在尿布」旁的消費洞察;進入電商時代,消費者從進入網站到購物下單的整個瀏覽過程,都能用大數據分析。工研院針對商務服務業研發的「關鍵消費意圖預測技術」,以近10種演算法精準「投其所好」,成功推升電商業績,更贏得工研菁英「產業化貢獻金牌獎」。

工研院研發「關鍵消費意圖預測技術」,以近10種演算法精準「投其所好」,成功推升電商業績,贏得工研菁英「產業化貢獻金牌獎」。
工研院研發「關鍵消費意圖預測技術」,以近10種演算法精準「投其所好」,成功推升電商業績,贏得工研菁英「產業化貢獻金牌獎」。

談起大數據分析對行銷的正面效應,工研院巨量資訊科技中心智慧應用技術組組長林昱仁表示,利用大數據分析出消費者的購物意圖,進而在消費者瀏覽網頁之際,適時的推薦「需要」、「想要」的商品,確實能發揮提升購物欲望的效果。

6年前,工研院投入大數據的研發與應用,林昱仁與同仁經歷無數次的討論與思索,企圖在眾多產業應用中,找到適合大數據切入的角度。「我們決定從電商著手,由於電商的瀏覽與交易紀錄等資訊都已數位化,取得相關資料以及分析相比實體通路而言更容易;加上電商服務本身就是一種資訊系統,我們可以很容易就上線測試。」

毛遂自薦 打響口碑

為了獲取實戰經驗,在「關鍵消費意圖預測技術」的研發僅具雛形時,他們就向國內大型電商平台「MOMO購物網」毛遂自薦。

「當時MOMO也沒有承諾要給我們做,因為國內也有一些已投入的業者在接洽中,」因此MOMO訂出3個月的期限,以實際上線之後的成果作為最終的選擇與定案。

林昱仁坦言,一開始技術確實有待加強。因為經驗不足,團隊就照自己的想法做出一套系統,測試了一下覺得還不錯,就上線了。「結果沒幾天,業者打電話來,說消費者每次更新頁面,系統推薦給他的東西都一樣!消費者沒有耐心等推薦商品自動更新,成效相當有限,」林昱仁說。團隊再接再厲,打破原有的推薦排序,以隨機又不失焦點的方式,讓頁面推薦更豐富。

「數字會說話,」同是技術團隊成員之一的李紀幸表示,經過不斷改進演算法以符合業者需求,系統推薦商品成效大幅增加,也因為這樣的成效,讓MOMO選擇工研院的技術。

工研院以半自動方式線上即時調整推薦商品,成功突破國內其他業者的盲點,讓消費者點擊購買率向上提升。
工研院以半自動方式線上即時調整推薦商品,成功突破國內其他業者的盲點,讓消費者點擊購買率向上提升。

加入人性 貼近需求

「利用數據分析去揣測消費者意圖的作法並不是新鮮事,」團隊成員之一的崔文表示,過去在數據分析的應用上,範圍並不廣,也不如現在的複雜精緻,光是這套關鍵消費意圖預測技術,就融合了高達10幾種的多重分析演算法。

他進一步解釋,這套系統會先就消費者過往在這個網站的瀏覽以及交易紀錄作分析,進而在首頁推薦商品,之後再根據消費者當次在網頁上瀏覽的商品做即時的推薦調整,「一直變、一直調整,是我們跟其他業者最不一樣的地方。」

崔文直指,讓這套技術真正強大的關鍵,並非演算、數字、統計或是分析,而是他們讓這套由機器運行的技術,加入了些許人性。

「我們這套技術算是一種返璞歸真,」崔文笑言,「一開始我們也認為自己擁有許多資料,一定能很有效地揣測消費者的消費意圖,後來我們體認到,即使如此,機器仍然只能掌握到人心的一小部分,要透過數據來全面了解一個人,實在太困難了。」

要突破,解決方法有2種,「一個是用很複雜的模式更用力的去猜消費者的喜好,但往往會因此猜過頭,造成消費者的反感;於是我們選擇另一種方式,就是避免過度複雜的分析且隨時依現況做調整。」舉例來說,對於一週前才上網購買育兒書籍的新手父母來說,推薦更多的育兒書只是徒然增加消費者的壓力,不如推薦紓壓小物、食品,更容易獲得青睞。

唯有隨時線上真實數據調整,才能快速反應,了解人心。這樣線上即時調整的方式,果然讓他們成功突破國內其他業者的盲點,讓消費者的點擊購買率向上提升。

勤做功課 無微不至

在電商平台的成功經驗,為工研院打響名號,不但是國內多家指標型電商業者都已與工研院合作,至今合作的對象早已不侷限在電商領域,如今更跨足旅遊、娛樂、金融及電信領域等總計20家業者,電信業者「台灣大哥大」也位列其中。

林昱仁表示,電信業者與電商的需求大為不同,例如台灣大哥大有個加值服務平台,提供串流電影、音樂服務。他們希望消費者能更頻繁地使用這項服務,可增加黏著度與滿意度,帶動用戶數成長。

為達到業者的期待目標,首先就必須了解消費者對於音樂的使用習慣以及喜好,才能讓程式做出更精準的推薦,但是一群工程師要如何深入音樂領域呢?林昱仁笑道:「我們能做的,就是勤做功課。」

團隊花了近2個月的時間,翻找相關論文,請益音樂分析權威教授張智星,甚至訪談喜愛聽音樂的人,以及台哥大服務加值平台長達7年的資深使用者。深入了解,再綜觀全貌,讓研發團隊對音樂服務有了嶄新的視野。「以往我們將歌曲區分為流行音樂、抒情歌、搖滾樂等,但是我們發現,人們對音樂的喜好必須處理得更細緻,因此曲風分類還不夠,還要從旋律下手,」團隊成員之一的王恩慈說。

這群音樂新鮮人們發揮資訊專長,用程式依照每首歌曲的旋律特性分門別類,並依照使用者過往的聽歌紀錄配對,果然一舉中的,成功擄獲使用者的心,不僅播歌量增加,用戶數也有成長。

6年來的點滴努力,團隊一舉拿下「工研菁英獎-產業化貢獻金牌獎」,興奮之餘,團隊也有志一同地認為這項技術還要持續精進,「對消費者的洞察是沒有止境的,關鍵消費意圖預測技術必須與時俱進,不斷更新,好,還要更好!」

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ITRI ICT TechDay精彩俱現一窺5G時代的智慧生活樣貌

撰文/劉映蘭

5G技術儼然成為國際科技競技場!美、韓搶登5G商轉全球第一寶座、2020年東京奧運擬全面使用5G技術、專家也認為,5G是人工智慧(AI)應用大爆發的加速器。隨著5G商轉倒數,AI技術愈益精進,甫落幕的工研院「2019 ITRI ICT TechDay」活動,展示最新5G與AI技術,掌握最新資通訊(ICT)趨勢。

1--霧運算AR導航 路痴有救了

隨著物聯網(IoT)快速發展,各項裝置所產生的大量資料上傳到雲端伺服器,不僅占用大量頻寬,也使得雲端伺服器負載過重,新型態的AR應用服務,如導航或導購等,因需要處理大量的畫面資料,更有傳統難以克服的高延遲的問題。

工研院以「霧運算」(Fog Computing)將原本集中在雲端的儲存與計算,分散轉移到距離連網裝置較近的無線存取點,讓部分資料可在邊緣裝置上處理,減輕雲端伺服器的負載,又可節省網路頻寬消耗,滿足AR應用服務的需求。

今年ICT TechDay中,此項技術展現即時影像辨識的功能,例如在台北車站看到一個招牌,透過搭載此技術的手機拍攝,可立即呈現與這個標的物的距離和座標,在複雜的環境中為使用者導航;用手機拍攝店家Logo,還會出現優惠訊息,成為導購新模式。目前精準度已從原本的5公尺誤差,進步到50公分內,更精確好用。

透過搭載此技術的手機拍攝,可立即呈現與這個標的物的距離和座標,在複雜的環境中為使用者導航
透過搭載此技術的手機拍攝,可立即呈現與這個標的物的距離和座標,在複雜的環境中為使用者導航
如巴掌般大小的「非接觸呼吸偵測器」。

2--非接觸式生理感測 跟呼吸一樣自然

傳統偵側呼吸心跳,不是插呼吸管,就是貼心律貼片,後來進展到手環等穿戴式裝置,雖然可以準確測量出脈搏心跳數,但呼吸的數據卻是推估而來,準確率有待改進。工研院開發一台如巴掌般大小的「非接觸呼吸偵測器」,以成本低廉且普及率高的WiFi技術作為訊號偵測傳輸方式,僅靠小小的接收器就能將訊號發散出去,再將胸腔起伏的頻率回傳至接收器,完全不需接觸人體,受測者無須再因穿戴感測器而干擾睡眠,顧此失彼了。

目前此技術的呼吸正確率已達99%、心跳也有90%,和紅外線熱感應的傳輸比起來,因不需影像傳輸而保有隱私性;此外,這項技術已通過人體六大睡眠姿勢的檢測,不僅可應用於醫院的睡眠中心,未來搭配5G的通道資訊的蒐集,也能搭配智慧床墊,做更多醫療上的應用。

3--跨攝影機人物影像辨識技術 罪犯無所遁形

珠寶展、古董展或外交宴會等需要高度維安的場合,有賴眾多保全人員監控,一旦發生不肖人士盜竊或傷人離開的情況,現場保全人員若沒有及時發現,則需花費數十甚至上百小時的人力過濾傳統監視器畫面,才能找到目標。

有了工研院研發的「智慧影像分析技術」,能以「人」為單位,將每個拍攝到的人,依照身形外觀做全身影像辨識歸檔,同一個人出現在不同攝影機畫面中會自動歸成一個影像序列檔案,當有人未從正常管道出入時,結合AI技術的系統會即時發出警告,幫助維安人員快速找到目標,有效節省大量時間及人力。

比起傳統攝影機部署時的耗時與高成本,這項智慧影像分析技術具備快速布建的優勢,在20坪大小的封閉空間,4個人4小時便能布建完成並運作;加上跨空間「疊加擴充」的功能,將涵蓋區域以疊加方式擴充,增加布建彈性與場域適用性。這項技術並非取代保全人力,而是與保全人力搭配相輔相成,偵測到可疑人物或異常狀態,即時發送訊息給相關人員,進行第一時間的通報處理,提升場域的整體安全性。

工研院研發的「智慧影像分析技術」,能以「人」為單位,將每個拍攝到的人,依照身形外觀做全身影像辨識歸檔,結合AI技術的系統會即時發出警告,幫助維安人員快速找到目標。
工研院研發的「智慧影像分析技術」,能以「人」為單位,將每個拍攝到的人,依照身形外觀做全身影像辨識歸檔,結合AI技術的系統會即時發出警告,幫助維安人員快速找到目標。

4--隧道也能定位的「真.無人機」

許多隧道的工程巡檢,不是派真人攀爬,就是由人操作無人機進入隧道檢視;前者有安全疑慮,後者則須克服無人機細部飛行的操作問題。為使無人機真正達到「無人」的狀態,工研院專門針對隧道環境,透過無人機飛控技術結合無線通訊模組定位技術,克服以往在隧道內沒有GPS無法定位,以及無法辨識方向的兩大難題。

隨著5G技術愈發成熟,無人機在隧道內即時錄影的影像可傳到設在隧道口的地面站軟體,在預先裝設定位收發器的隧道裡飛行,使用者透過傳遞回來的訊號即時掌握無人機的位置,並讓電腦自動控制飛行路徑,且後續可結合AI技術,當無人機拍攝到有滲水、生鏽或龜裂等工程問題時,還可針對有問題的地點進行不同角度的多張拍攝,幫助工程人員在監控中心即時掌握隧道內的最真實的樣貌。未來也可運用在橋梁底部或鋼橋中空管,不僅節省人力,也能更加快速執行高難度工程巡檢。

工研院專門針對隧道環境,透過無人機飛控技術結合無線通訊模組定位技術,克服以往在隧道內沒有GPS無法定位,以及無法辨識方向的兩大難題。
工研院專門針對隧道環境,透過無人機飛控技術結合無線通訊模組定位技術,克服以往在隧道內沒有GPS無法定位,以及無法辨識方向的兩大難題。

5--虛擬行動桌面 全世界都是你的辦公室

通勤時用手機/筆電處理工作早已見怪不怪,但是一份資料既要從雲端下載,又要等裝置開啟才能作業,完成後再上傳雲端……對於分秒必爭的上班族而言,實在過於耗時費力,「虛擬行動桌面服務(VMI)」技術由此應運而生。此技術在Android系統上以行動應用內容串流技術為架構,運用邊緣運算技術,讓使用者透過此平台直接執行收發e-mail、改簡報、編輯文章等作業,由於「資料不落地」,資料不再是儲存在終端裝置裡,而是透過雲端存取,無須擔憂資料安全問題;5G上路後還能大幅縮短存取及作業時間,讓使用者跳脫硬體設備的限制。

該技術現已導入國內外多家企業客戶,未來在傳輸速度要求度極高的手機遊戲產業,還能與顯示卡業者合作,提供更即時的串流服務,實現Cloud Gaming的新商業模式。

該技術現已導入國內外多家企業客戶,未來在傳輸速度要求度極高的手機遊戲產業,實現Cloud Gaming的新商業模式。
該技術現已導入國內外多家企業客戶,未來在傳輸速度要求度極高的手機遊戲產業,實現Cloud Gaming的新商業模式。

6--5G加持車聯網 自駕車反應快更聰明

今年初在台中水湳智慧城擔綱接駁任務的巴士,是國內第一輛實際行駛在道路上的自駕車,因應5G上路在即,工研院也應用5G技術,持續精進車聯網和自駕車。本次ICT TechDay展出新改版的自駕車,從AI技術到整車全面升級。

新改版的自駕車運用車聯網技術,提升感測能力,以往遇到障礙物時會剎停,今年可進一步繞過障礙物,為人車混流的真實情境預作準備;自駕車乘客艙裡,可看到AI即時運算的結果,包括攝影機、光達、雷達等感測器即時掃描車輛環周資訊,以及透過車聯網取得交通號誌的資訊,搭配AI研判,自駕車可即時、準確做出反應,提升行車安全。未來5G上路,可高速將自駕車感測器收到的大量資訊回傳後台、與後台互動,用於即時影像監控或遠端遙控。

另外也展示車聯網C-V2X的未來應用,透過邊緣運算發出廣播訊號,將車對電信網路(V2N)、車對人(V2P)的情境,實際於展場再現;現場也模擬5G小基站(Small Cell)傳輸資訊,達到車對車(V2V)的預防性駕駛,進一步提升道路安全駕駛等級。

未來5G上路,可高速將自駕車感測器收到的大量資訊回傳後台、與後台互動,用於即時影像監控或遠端遙控。
未來5G上路,可高速將自駕車感測器收到的大量資訊回傳後台、與後台互動,用於即時影像監控或遠端遙控。