核廢監督專家:核安不能靠運氣,如何抵抗核能工業的環境不正義?(06/29/2021 the News Lens關鍵評論)
我們想讓你知道的是 : 美國看似先進,核工業卻習於侵害印地安人權利,壓迫底層、而政府則是管制失靈,而從美國的結構性問題反觀國內,類以的場景也在臺灣發生。
從鈾礦開採到高階核廢的處理,核工業集眾多環境不公義於一身。但核工業數十年來卻一再對外宣傳,最終處置高階核廢只是技術問題。近年來核工業更聲稱,先進反應爐的技術指日可待,唯有核能才能穩定供電,並因應迫切的氣候危機。
為了幫助民眾理解核電與氣候議題,綠色公民行動聯盟特別於2021年5月15日邀請美國反核運動的代表人物、超越核能(Beyond Nuclear)核廢監督專家凱文.坎普斯(Kevin Kamps)發表線上演講,探討北美核工業所造成的社會與環境壓迫以及環境運動者的持續抵抗,並以北美經驗說明核能為何無法減緩氣候危機。
坎普斯曾多次代表美國非營利組織與美國聯邦高層官員會面,包括能源部 、核能管理委員會和環境保護局。此外,他也就相關核能議題,教育國會辦公室官員和在聽證會作證。他曾於2010年1月於佛蒙特州眾議院與參議院的聯合聽證會上,就反應爐放射性洩漏的風險作證。幾週後,佛蒙特州參院遂以26票比4票的決定,關閉佛蒙特洋基核電廠(Vermont Yankee Nuclear Power Station)。此事也為反核運動寫下重要一頁。
坎普斯於演講中分析核能因應氣候變遷的能力、核燃料鍊不同階段所造成的社會、環環壓迫,乃至於軍工複合體在核工業所扮演的角色。
核電自顧不暇、又如何抗暖化?
綠色公民行動聯盟指出,今年8月台灣即將舉行「重啟核四」的公投,再加上513與517兩次停電事故,引發民眾關切能源議題。有人主張必須續建核四以避免日後發生類似事故。然而,核電需要三天才能達到滿載,是能力最差的救援投手,一旦發生故障,耗用的恢復時間不僅最長、更會造成整個供電系統極大的負擔。此外,核電在極端氣候漸成常態,一遇到酷寒或酷熱就自身難保,又如何能承擔減碳、抗暖化的任務?
關於核電能否因應氣候災害的研究汗牛充棟,坎普斯首先建議台灣聽眾可以先從美國史丹佛大學學者雅各森(Mark Jacobson)、洛文斯(Amory Lovins)、美國能源和環境研究所(the Institute for Energy and Environmental Research)主席馬凱賈尼(Arjun Makhijani)、該所首席科學家史密斯 (Brice Smith)與英國薩塞克斯大學(University of Sussex)學者索瓦庫爾( Benjamin K. Sovacool )等5名學者所發表的研究入手。這些研究明確顯示,核能無法解決氣候問題,再生能源方能減緩氣候危機。
坎普斯用以下幾個例子說明核電何以無法因應氣候危機。
2011年6月密蘇里河淹入內布拉斯加州的卡爾洪堡核電廠(The Fort Calhoun Nuclear Generating Station),業者竟僅僅以砂包阻擋洪水。當時廠內因火災使得冷卻系統失法電力。業者因該嚴重事故停機3年後,再於2016年永久關閉卡爾洪堡核電廠。
同樣的場景也在內布拉斯加州古柏核電廠(Cooper Nuclear Station)上演。密蘇里河於2011年氾濫時,業者為了省錢,僅以堆置沙包因應洪患。古柏核電廠所使用的馬克一型沸水反應爐與福島核災爐心熔燬的反應爐為同型設計。(奇異公司刻意設計用過燃料棒冷卻池緊臨反應爐壓力槽 。如此一來,業者在取出用過燃料棒置於冷卻池時,不僅移動距離最短,也最省錢。) 若核電廠不幸失去電力,發生核災,情況就會與福島核災如出一轍。
內布拉斯加州尚有其它與極端氣候相關的天災人禍。例如密蘇里河流域有諸多大小不一的水壩,一旦密蘇里河氾濫造成水壩潰堤,就會造成內陸海嘯,吞噬該州的核子設施。
核子設施不只難以因應海嘯、洪患、高溫、也無法抵禦嚴寒。2021年2月中旬暴風雪侵襲德州。當時德州的核電廠冷卻水系統結凍,業者為避免反應爐溫度持續升高導致爐心熔燬,因此被迫停機。
核工業的社會和環境壓迫
與台灣多數民眾的印象正好相反,北美核工業絕非進步的象徵,而是立基於社會和環境壓迫。
核電背後的政治絕對不該化約為技術問題,而核工業的壓迫要從核燃料鍊源頭看起:採礦。坎普斯認為,發展核工業的過程中,政府、業者迫害北美原住民的事件並非個案,而是層出不窮的常態。
早在1930年代,曼哈頓計畫尚未開始前,加拿大第一民族(First Nation)(即原住民族)就飽受礦業的輻射危害所苦。加拿大於1930年在西北地區大熊湖(Great Bear Lake)發現鈾礦,鐳港(Port Radium)是大熊湖東岸的一個重要礦區,業者僱用第一民族甸尼人(Dene)開採鐳礦,結果甸尼族曠工因受到輻射曝露病故,身後只留下了寡婦村。
在二戰後美國大量製造核武,鈾原料需求持續增加,也使得開採鈾礦的公衛後果如影隨形。
艾利特湖(Elliot Lake)位於加拿大安大略省,也是一個以湖泊命名的城市。該市於1950年代大規模開採鈾礦後,具有氡氣的鈾尾礦堆積如山。因採礦時酸性徑流污染土壤森林,亦使氡氣釋放到空氣中,造成礦工肺癌和環境浩劫。由於工人多為經濟弱勢的原住民, 所以坎普斯引述當地部落領袖觀點,指稱:「用金錢收買飢餓之人,何來道德可言?」
加拿大開採鈾曠壓迫社經弱勢群體的情況也持續至今。加拿大常年以來是世界上最大的鈾礦出口國,自發現鈾礦後,境內的薩斯喀徹溫省(Saskatchewan)、不列顛哥倫比亞省、西北地區都有鈾礦場,境內更有24座反應爐。
不只加拿大,核能、核武為同一燃料鍊和產業鍊,持續造成巨大壓迫也在美國上演。坎普斯分析, 美國官方認定原住民善良可欺之事早在1942年時見於官方記戴。美籍義大利物理學家費米(Enrico Fermi)是世界第一座核子反應爐芝加哥1號機(Chicago Pile-1)的製造者。該反應爐是曼哈頓計畫的一部分,首度於1942年12月2日產出鈾裂變連鎖反應。 當時曼哈頓計畫主事者以「發現新大陸 」比喻製造出全球首座反應爐的冷酷對話,已經預示了北美印地安人未來的命運。
「義大利航海家已經登陸新世界。」
「當地原住民如何?」
「非常友善。」
美國核工業迫害原住民族之事,從新墨西哥州教堂岩(the Church Rock)鈾礦廠災害可見一斑。該廠區於1979年7月16日發生放射性尾礦處理池決堤的洩漏,池內具有酸性、重金屬、硫酸鹽等質物的輻射污水不僅污染了地下水,更使得居住於普埃科河(Puerco River)下游的亞利桑那州納瓦霍族(Navajo Nation)牧民首當其衝,當地人平日灌溉、畜牧、飲用和賴以維生的河水成了輻射污水,卻從未獲得賠償。
1970年教堂岩鈾礦廠污染事件,與二戰期間輻射污染事件有著相近的模式。
坎普斯指陳,美國於1945年7月16日首次於新墨西哥州試爆原子彈,該次試爆是曼哈頓計畫的一部分,行動代號為三位一體(Trinity)。美軍在7月16日所試爆的原子彈與日本長崎原爆的原子彈同型。兩個不同年代的事件卻殊途同歸。1945年7月16日新墨西哥州核武試爆,輻射落塵下風處的印地安人與1979年7月16日受輻射廢水毒害的下游牧民,至今並未得到美國政府和核工業的賠償。
然而處於核武試爆、核武工廠、鈾礦場、鈾燃料廠等污染場址的核子落塵下風處或下游處的居民,並不僅止於新墨西哥州、亞利桑那州,美國境內尚有內華達州、華盛頓州、俄勒岡州 、猶他州、南卡羅來納州和愛達荷州等地的居民,分別曝露於核武和和核能燃料鍊不同階段的輻射污染。受害民眾除了美洲原住民,尚有經濟弱勢的美國民眾。
位於南卡羅來納州的西屋核燃料廠污染場址就是一例,廠區的鈾洩漏持續污染當地的土壤、地下水長達數十年,但核管會和西屋卻一再坐視污染發生。更有甚者,南卡羅來納州境內除了西屋鈾洩漏的災難尚有其他核子設施污染。聯邦政府早在1950年代就在該州建立薩凡納河基地(The Savannah River Site)生產核武所需要的核子材料。基地附近居民多為非裔美國人。
基地鄰近尚有液態核廢料棄置場、薩凡納河國家實驗室製造核武的氚設施、乃至於位於巴納韋爾(Barnwell)的低階核廢貯存場收受來自康乃狄克州和紐澤西州的核廢。而南卡羅來納州與與喬治亞州交界處,還有一座全美最大的沃格特爾核電廠(Vogtle Electric Generating Plant),廠內有4座機組。
核能、核武燃料鍊同出一源
坎普斯力陳,艾森豪於1953年所宣傳的「原子能和平用途 」根本是以核電掩飾核武的手法。首先,當年的反應爐是由美國海軍興建和營運,再者,美國在1970年代前只有少數反應爐真正用於發電,所以不論是開採鈾礦與發展軍事民生兩用的反應爐都是為了發展核武。
關於核能、核武同出一源之事,美國官方說得再清楚不過。莫尼茲(Ernest Moniz)曾於歐巴馬主政時期擔任能源部長。他近年明言,美國政府必須持續補貼核能產業,方能維持核武優勢。這種共生關係也說明了核工業為何會一再申請老舊機組延役,堅持要運作至80年、甚至於100年。
即使核電廠設備老舊、無法與再生能源競爭,核工業都因政府大方補貼,而有恃無恐。坎普斯直言,美國核工業向來能用錢買到最好的民主(The best democracy money can buy)。核工業者以6000萬美金賄賂俄亥俄州議會議長、議員,使得州議會為境內兩座危老反應爐通過10億美金的「紓困」計畫,而核工業買通州議會的作法也是該州有史以來最大的醜聞。
坎普斯相信,核工業產官一體的現象不是美國獨有,各國皆是如此,例如日本國會所公布的調查報告直指,福島核災是日本政府、東京電力公司與管制機關間的勾結、腐敗和犯罪(collusion, corruption, and criminality)所導致的人禍。所以反核運動就是抵抗體制的力量。
核電無法與社會、環境和平共存
美國原住民和非裔人口在核能與核武工業發展過程中首當其衝,但其他人口密集和水資源豐富的地區也同樣面臨輻射危害的威脅。例如鄰近紐約市的印地安角核電廠(Indian Point Energy Center)雖然已經在2021年4月30日關閉,但高階核廢乃持續污染地下水。
坎普斯表示,身為密西根人,他非常熟悉核子設施遍佈五大湖區、形成核子熱點的情況。目前核電廠、核燃料加工設施、核廢料處理乃至於鈾尾礦場址圍繞於休倫湖、密西根湖、伊利湖和安大略湖 。
五大湖所組成湖泊為全球面積最大的淡水水域。坎普斯憂慮,湖區四週遍佈核子設施,一旦遭遇天災、人禍,輻射危害影響所及會是地球表面21%的淡水和全美84%的淡水。
因坎普斯長年關注美加邊境五大湖區的核電和核廢議題,所以他曾代表美加環境團體,於加拿大核能安全委員會所辦的聽證會作證,說明核電和核廢的跨境影響。
川普雖然已經下台,但坎普斯對拜登政府所說的氣候承諾卻不表樂觀。目前拜登政府已任命新墨西哥州的勒瓜那普韋布洛(Laguna Pueblo)印地安女性哈蘭德(Debra Anne Haaland)擔任內政部長。哈蘭德深知,該州的傑克派爾(Jackpile)鈾礦區緊鄰當地部落所致的健康和環境危害。
坎普斯判斷,任命哈蘭德之事應與拜登政府的其他高層人事安排相互對照。例如拜登的氣候顧問麥卡錫(Gina McCarthy)於2013年至2017年間擔任歐巴馬政府環境保護局局長,卻坐視密西根州弗林特市(Flint)飲用水受到鉛污染的災難,傷害當地經濟弱勢的非裔美國民眾。
拜登政府高層也多與核工業、化石燃料業交好,如能源部長格蘭霍姆(Jennifer Granholm),這也呼應坎普斯先前所提的事實,抵抗美國核工業的過程會是個與體制對抗的漫長過程。
當日聽眾線上參與和提問相當踴躍。坎普斯在短講前多次表達想與聽眾交換意見,以下為他演講活動當日的答問記要。
問:美國意圖發展小型反應爐、比爾.蓋茲等人聲稱新一代反應爐更加安全、可當成暖化解方,講者的看法為何?
坎普斯答道:所謂的「新型反應爐」其實都是老舊設計。「新型反應爐」過去研發屢屢失敗,未來也是所費不貲、重蹈覆轍 。蓋茲的反應爐計畫並不是自己拿錢去投資,而是藉著核能和核武為同一個產業鍊,想方設法爭取美國能源部的補貼。
1979年三哩島核電廠發生核災時,反爐爐正是當年的新型設計(三哩島2號機於1978年12月30日運轉,1979年3月28日2號機發生部分爐心熔毁)。車諾比核災發生時,反應爐也是當時的新型設計。在福島第一核電廠發生爐心熔毁後,核管會不僅拒絕採取管制作為,更聲稱發生爐心熔毁的機率微乎其微。
此外,美國核管會允許小型反應爐省去安全設計以節省成本,想走捷徑只會使「新型反應爐」比更過往更危險。
問:台灣的核四廠已經是40年前的設計,在尚未完工階段封存至今,如果要啟用會有哪些風險?
坎普斯答道:台灣核四廠為40年前的舊設計,無法針對35年前車諾比核災、10年前福島核災所面臨的挑戰做出改善。美國田納西州瓦特斯巴核電廠(The Watts Bar Nuclear Plant)是個類似案例。兩座反應爐始建於1973年,2016年2號機才完工商轉,但之後卻多次停機。
此外,反應爐無論新、舊一樣無法解決核廢問題。新型反應爐更依賴以核燃料再處理技術分離鈾、鈽等核種,這類高危險的技術,不僅昂貴、高污染,更增加核武擴散的風險。
問:對台灣的核一、核二廠區核安有何建議?例如加強鋼板和水泥?對於核四位於斷層帶的看法?
核電廠坐落於斷層帶附近或斷層帶上本身就令人憂心,因為不論用任何技術強化廠區安全都無法阻止地震發生。
美國過去已有管制機關勾結業者的醜聞,如核管會的前身、原子能委員會(The United States Atomic Energy Commission)確知維吉尼亞州的北安娜核電廠(The North Anna Nuclear Generating Station )就位於斷層帶,卻隱匿斷層帶事證,業者更企圖使核電廠延役運作至80年。
司法部原先想起訴原能會官員,但真要追究,只會使政府顏面掃地,所以事情就不了了之。
維吉尼亞州於2011年8月23日發生芮氏規模5.8地震,當時震央距離北安娜核電廠只有15英哩(約24公里)。地震卻已經造成核電廠冷卻系統損壞和冷卻池洩漏。這也顯示,美國核電廠常與核災擦身而過。福島核災的教訓就是:要確保核安絕不能只憑運氣。
問:上週看到美國漢福德核廢料貯存桶破裂外洩的新聞,請問講者可否說明為何會有外洩事故、影響為何?
坎普斯答道:位於華盛頓州漢福德基地(The Hanford site)的地下高階核廢料儲存槽已多次發生洩漏,目前該處有177個儲存槽 ,並放置了高達5000萬加倫的液狀高階核廢。
漢福德基地因曼哈頓計畫的需要於1943年啟用,並生產核子武器所需要的鈽,長崎原爆中美軍所使用的鈽就是在漢福德生產。漢福德不僅為全美污染最為嚴重的地區,更破壞了哥倫比亞河的生態環境。政府多次想要固化液態高階核廢,卻屢屢失敗,目前當地核廢大多是液態,雖然一部分核廢已固化,卻因美國高階處置設施付之闕如,使得核廢仍然留在當地,無法移出。
類似的情況,也在我先前提到的南卡羅來納州薩凡納河基地發生。能源部選擇在經濟弱勢的非裔美國社區,興建地下高階核廢料儲存槽,棄置核廢污泥,這使得當地居民賴以維生的薩凡納河不堪飲用。
反核運動每次的抵抗都與環境運動者和當地居民攜手合作,但是對手是軍事上、經濟上極為強勢的核武暨核能工業。而美國的能源部與核管會永遠只為核工業的利益服務,而非為民眾利益服務。
問:美國為何至今都沒有成功設立高階核廢料最終處置場?如果暫時找不到適合的場址,應如何處理與保存高階核廢料?
坎普斯答道:美國核工業所擁有的129座反應爐目前已累積高達10萬立方公噸的高階核廢,其中93座反應爐持續運作並製造高階核廢。能源部過去30年一直鎖定內華達州猶卡山(Yucca Mountain)為最終處置設施場址,但因選址欠缺科學依據,引發當地的印地安原住民西休休尼族(The Western Shoshone)挺身抵抗30年。過去全美超過1000個環境和團結組織加入西休休尼族的抗爭。為阻擋各地高階核廢運送至內華達州,沿途各州的人民也加入抗爭。
美國目前面臨核廢難題時,既不能永遠留存核廢於核電廠內,但又欠缺最終處置設施。我認為採3個步驟可以處理這個問題:
首先,以再生能源取代核電,停止繼續製造核廢。
其二,在沒建立最終地質處置設施前,先建立強化現場儲存(hardened on-site storage),這也是全美的環璄團體所提出的要求 。實際做法是使冷卻池回歸冷卻功能,非而核廢儲存池。經一定年限後,池內用過的燃料棒必須改以乾式儲存。
福島核災時4號機於4月11日發生火警事故,若當時冷卻池起火,日本政府就必須疏散5000萬人,而非疏散16.4萬人。日本首相菅直人承認,若真要疏散5000萬人,就相當於終結日本這個國家了。不過,美國的冷卻池用以儲存用過的燃料棒的密度還遠高於日本,一旦發生核災時,危害也會更為嚴重。
第三,美國必須建立一個符合科學與技術要求、環境正義的最終地質處置設施。該地質設施必須達成核廢應與生物圈安全隔離數百萬年要求,還要能因應極端氣候、恐攻的挑戰 。目前計算核能碳排時,從不計入數百萬年最終處置所涉及的高量碳足跡。這也使核電看似低碳,實則不然。
內華達州猶卡山設施若真用於最終處置,輻射洩漏問題遲早會發生。要想一勞永逸地解決高階核廢,就是不要使用核電。我的環境導師——五大湖非核聯盟(Coalition for a Nuclear Free Great Lakes)領導人奇根(Michael Keegan)指出,核廢就是詛咒後代長達萬年,所以應該停止製造核廢。
問:目前擁核人士希望以核能當成基載,解決氣候問題,請問是否可行?
坎普斯答道:洛文斯(Amory Lovins)指出,為了減緩氣候危機,我們必須以最少成本、最短時間內減去最多的碳,因此我們必須權衡碳、成本和時間等三個因素,方能評估氣候有效性,就也是每花費一美元時能多快減少多少碳排,而非只看碳排一項。
在同時衡量三項因素後,再比較核能和再生能源何者才是氣候解方,我們很快發現,投資核電不僅昂貴、耗時,更使有限資源無法投入用於符合氣候效益的再生能源選項,所以核能絕對不是解方。
問:各國民眾和政府針對日本政府決定排放「稀釋的」福島核電廠廢水入海,可以如何採取行動?
坎普斯答道: 排放核廢水入海就是以海洋為垃圾場,構成危害海洋罪(crimes against the ocean)。
核廢水入海侵害了洋流行經之處的所有人,核廢水含氚,氚是氫的同位素之一,因過濾不掉,排放「稀釋的」輻射廢水後會生物集中於食物鏈高層,既破壞海洋生態,也影響生物和人的分子細胞、組織、器官,造成癌症和先天缺陷。福島廢水中尚有如銫和鍶等放射性同位素,日本政府因無法處理,索性隱匿事實,直到消息曝光,難以再抵賴。
日本政府應有的做法就是儲存輻射廢水125年,直至氚對人體真正無害為止。
日本政府自欺欺人的作法與美國政府、核工業如出一轍。美國政府與核工業因無法處理漢福德輻射污泥,所以一概宣稱該場址的「污泥對人體無害」。日本漁業合作社聯合會多來強烈反對排放核廢水入海,中、韓政府、台、韓民間團體也強烈反對。我們必須繼續強化反對力道。
主辦方–綠色公民行動聯盟在演講最後總結表示,從坎普斯的分析,使我們警覺到美國看似先進,核工業卻習於侵害印地安人權利,壓迫底層、而政府則是管制失靈。
從美國的結構性問題反觀國內,類以的場景也在台灣發生,講者不僅提出了與美國官方論述大相逕庭的進步觀點,也使台灣民眾了解美國核工業加速氣候崩壞的情況十分盤根錯結。不論身處任何一任政府治下、20或21世紀,反核之路註定漫長艱辛,而北美最缺乏社會資源的原住民和底層挺身抵抗核工業的跨國壓迫、官資一體,這種不屈不撓的精神,當可為台灣各界帶來許多啟發。
(本文為2021年5月15日綠盟主辦【如何抵抗核工業的環境不正義?從美國環境運動談起】之講座紀錄)
完整內容請見:
https://www.thenewslens.com/article/152140
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人臉辨識加酒精鎖阻酒駕 串區塊鏈上傳比對告警
2021-05-24社團法人台灣E化資安分析管理協會元智大學多媒體安全與影像處理實驗室
本文將介紹酒精防偽人臉影像辨識系統,結合了人臉辨識、酒精鎖以及區塊鏈應用,以解決酒駕問題,並透過監控系統避免代測狀況發生。且利用區塊鏈不可修改的特性,將車輛與人臉資料串上區塊鏈,以確保駕駛人的不可否認性。
長長期以來「酒駕」都是一個很嚴肅且必須被重視的議題,儘管在2019年立法院修法酒駕及拒絕酒測的罰則,但是抱持僥倖心態的人還是數不勝數,導致因酒駕釀成車禍的悲劇還是一再重演,讓不少的家庭因此破滅。
據統計,從2015年到2018年的酒駕取締件數都逾10萬件,而因為酒駕車禍的死亡人數逾百人。在2019年酒駕新制上路以後,2020年警方酒駕取締件數有明顯下降至約6萬件,雖然成功達到嚇阻效果,但是死亡人數仍與去年前年持平,可見離完全遏止酒駕還有很長的路需要努力。
立法院於2018年三讀通過了「道路交通管理處罰條例部分條文修正案」,酒駕者必須重新考照,並且只能駕駛具有酒精鎖(Alcohol Interlock)的車輛,所謂酒精鎖,屬於車輛點火自動鎖定裝置,在汽車發動前必須進行酒測,通過才能將汽車發動,而且在每45分鐘至60分鐘後酒精鎖系統就會要求駕駛人在一定時間內進行重新酒測,以便防範在行車過程中有飲酒的情況發生,若駕駛人未遵守其要求,車子就會強制熄火並鎖死,必須回酒精鎖服務中心才能將鎖解開。
由於法案的方式無法完全遏止酒駕,因此許多創新科技或是企業致力於研究相關科技來解決酒駕的問題。
其中本田(Honda)汽車與日立(Hitachi)公司研發出手持型酒精含量檢測裝置,讓駕駛人必須在駕駛之前都先進行酒測,若酒精濃度超標就會將汽車載具上鎖,藉此避免酒駕意外或事故發生,且該技術結合了智慧鑰匙功能,若偵測到酒測值超標,車輛中的顯示面板將會發出警告訊號告知駕駛人,避免酒駕上路之問題。
另一方面則是解決酒精殘值之問題,因為有許多駕駛人都會認為,休息一下後,身體也無感到不適,即駕車出門,等到駕駛人被警方臨檢時才知道酒測未通過,因此收到罰單,甚至是吊銷駕照處罰等。
根據醫學研究指出,酒精是在人體體內由肝臟代謝,實際代謝時間必須看體質以及飲酒量而定。台灣酒駕防制社會關懷協會建議,喝酒後至少要10至20小時後再駕車比較安全。多數人無具備酒精代謝時間的觀念,導致駕駛人貿然上路,待意外發生或罰單臨頭時,已經為時已晚。
背景知識說明
本文介紹的方法為酒精鎖結合攝影鏡頭進行人臉辨識,並將人臉特徵資料與車輛資料串上區塊鏈,並利用區塊鏈不可篡改的特性,來避免駕駛人在解鎖酒精鎖時發生他人代測的問題。
由於人臉辨識技術具備防偽性、身分驗證的特性,因此將酒精鎖的技術結合人臉辨識,便可確認為駕駛本人。
何謂人臉辨識
人臉辨識技術屬於生物辨識的一種,基於人工智慧、機器學習、深度學習等技術,將大量人臉的資料輸入至電腦中做為模型訓練的素材,讓電腦透過演算法學習人類的面部特徵,藉以歸納其關聯性最後輸出人臉的特徵模型。
目前人臉辨識技術已經遍佈在日常生活之中,其應用面廣泛,最為常見的應用即為智慧型手機的解鎖、行動支付如LINE Pay、Apple Pay等,其他應用還包括行動網路銀行、網路郵局、社區大樓門禁管理系統、企業監控系統、機場出入關、智能ATM、中國天眼系統等。一般來說,人臉辨識皆具備以下幾個特性:
‧ 普遍性:屬於任何人皆擁有的特徵。
‧ 唯一性:除本人以外,其他人不具相同的特徵。
‧ 永續性:特徵不易隨著短時間有大幅的改變。
‧ 方便性:人臉辨識容易實施,設備容易取得,如相機鏡頭。
‧ 非接觸性:不須直接接觸儀器,也可以進行辨識,這部分考量到衛生問題以及辨識速度。
人臉辨識透過人臉特徵的分析比對進行身分的驗證,別於其他生物辨識如虹膜辨識、指紋辨識,無須近距離接觸,也可以精準地辨識身分,且具有同時辨識多人的能力。因應新冠肺炎疫情肆虐全球,人臉辨識技術也被用來管理人來人往的人流。人臉辨識的儀器可以搭配紅外線攝影機來測量人體體溫,在門禁進出管制系統中,利於提高管理效率,有效掌握到進出人員的身分,以及幫助衛生福利部在做疫調時更容易掌握到確診病患行經的足跡。
人臉辨識的步驟
人臉辨識的過程與步驟,包括人臉偵測、人臉校正、人臉特徵值的摘取,進行機器學習與深度學習、輸出人臉模型,從影像中先尋找目標人臉,偵測到目標後會將人臉進行預處理、灰階化、校正,並摘取特徵值,接著人臉資料交給電腦進行機器學習與深度學習運算,最後輸出已訓練好的模型。相關辨識的步驟,如圖1所示。
人臉偵測
基於Haar臉部檢測器的基本思想,對於一個一般的正臉而言,眼睛周圍的亮度較前額與臉頰暗、嘴巴比臉頰暗等其他明顯特徵。基於這樣的模式進行數千、數萬次的訓練,所訓練出的人臉模型,其訓練時間可能為幾個小時甚至幾天到幾周不等。利用已經訓練好的Haar人臉特徵模型,可以有效地在影像中偵測到人臉。
Python中的Dilb函式庫提供了訓練好的人臉模型,可以偵測出人臉的68個特徵點,包括臉的輪廓、眉毛、眼睛、鼻子、嘴巴。基於這些特徵點的資料就能夠進行人臉偵測,如圖2~4所示。圖中左上角的部分是偵測到的分數,若分數越高,代表該張影像就越可能是人臉,右側括弧中的編號代表子偵測器的編號,代表人臉的方向,其中0為正面、1為左側、2為右側。
人臉的預處理
偵測到人臉後,要針對圖片進行預處理。通常訓練的影像與攝影鏡頭拍出來的照片會有很大的不同,尤其會受到燈光、角度、表情等影響,為了改善這類問題,必須對圖片進行預處理以減少這類的問題,其中訓練的資料集也很重要:
‧ 幾何變換與裁剪:將影像中的人臉對齊與校正,將影像中不重要的部分進行裁切,並旋轉人臉,並使眼睛保持水平。
‧ 針對人臉的兩側用直方圖均衡化:可以增強影像中的對比度,可以改善過曝的影像或是曝光不足的問題,更有效地顯示與取得人臉目標的特徵點。
‧ 影像平滑化:影像在傳遞的過程中若受到通道、劣質取樣系統或是受到其他干擾導致影像變得粗糙,藉由使用圖形平滑處理,可以減少影像中的鋸齒效應和雜訊。
人臉特徵摘取
關於人臉特徵摘取,相關的技術說明如下:
‧ 歐式距離:人臉辨識是一個監督式學習,利用建立好的人臉模型,將測試資料和訓練資料進行匹配,最直觀的方式就是利用歐式距離來計算所有測試資料與訓練資料之間的距離,選擇差距最小者的影像作為辨識結果。由於人臉資料過於複雜,且需要大量的訓練集資料與測試集資料,會導致計算量過大,使辨識的速度過於緩慢,因此需要透過主成分分析法(Principal Components Analysis,PCA)來解決此問題。
‧ 主成分分析法:主成分分析法為統計學中的方法,目的是將大量且複雜的人臉資料進行降維,只保留影像中的主成分,即為影像中的關鍵像素,以在維持精確度的前提下加快辨識的速度。先將原本的二維影像資料每列資料減掉平均值,並計算協方差矩陣且取得特徵值與特徵向量,接著將訓練集與測試集的資料進行降維,讓新的像素矩陣中只保留主成分,最後則將降維後的測試資料與訓練資料做匹配,選擇距離最近者為辨識的結果。由於影像資料經過了降維的步驟,因此人臉辨識的速度將會大幅度地提升。
‧ 卷積神經網路:卷積神經網路(Convolutional Neural Network,CNN)是一種神經網路的架構,在影像辨識、人臉辨識至自駕車領域中都被廣泛運用,是深度學習(Deep Learning)中重要的一部分。主要的目的是透過濾波器對影像進行卷積、池化運算,藉此來提取圖片的特徵,並進行分類、辨識、訓練模型等作業。在人臉辨識的應用中,首先會輸入人臉的影像,再透過CNN從影像提取像素特徵並轉換成特定形式輸出,並用輸出的資料集進行訓練、辨識等等。
何謂酒精鎖
酒精鎖(圖5)是一種裝置在車輛載體中的配備,讓駕駛人必須在汽車發動前進行酒測,通過後才能將車輛發動。且每隔45分鐘至60分鐘會發出要求,讓駕駛人在時間內再次進行檢測。
根據歐盟經驗,提高罰款金額以及吊銷駕照只有在短期實施有效,只有勸阻的效果,若在執法上不夠嚴謹,被吊照者會轉變成無照駕駛,因此防止酒駕最有效的方法就是強制讓駕駛人無法上路,這就是「酒精鎖」的設計精神。
在本國2020年3月1日起酒駕新制通過後,針對酒駕犯有了更明確且更嚴厲的規定,在酒駕被吊銷駕照者重考後,一年內車輛要裝酒精鎖,未通過酒測者無法啟動,且必須上15小時的教育訓練才能重考,若酒駕累犯三次,要接受酒癮評估治療滿一年、十二次才能重考。
許多民眾對於「酒精鎖」議論紛紛,懷疑是否會發生找其他人代吹酒精鎖的疑慮,為防範此問題,酒精鎖在啟動後的五分鐘內重新進行吹氣,且汽車在行駛期間的每45至60分鐘內,便會隨機要求駕駛重新進行酒測,如果沒有通過測量或是沒有測量,整合在汽車智慧顯示面板的酒精鎖便會發出警告,並勸告駕駛停止駕車。
對於酒精鎖的實施,目前無法完全普及到每一台車子,而且對於沒有飲酒習慣的民眾而言,根本是多此一舉,反而增加不少麻煩給駕駛。若還有每45~60分鐘的隨機檢測,會導致多輛汽車必須臨時停靠路邊進行檢測,可能加劇汽車違規停車的發生頻率。
認識區塊鏈
區塊鏈技術是一種不依賴於第三方,透過分散式節點(Peer to Peer,P2P)來進行網路數據的存儲、交易與驗證的技術方法。本質上就是一個去中心化的資料庫,任何人在任何時間都可以依照相同的技術標準將訊息打包成區塊並串上區塊鏈,而這些被串上區塊鏈的區塊無法再被更改。區塊鏈技術主要依靠了密碼學與HASH來保護訊息安全,也是賦予區塊鏈技術具有高安全性、不可篡改性以及去中心化的關鍵。區塊鏈相關概念,如圖6所示。
區塊鏈的原理與特性
可以將區塊鏈想像成是一個大型公開帳本,網路上的每個節點都擁有完整的帳本備份,當產生一筆交易時,會將這筆交易廣播到各個節點,而每個節點會將未驗證的交易HASH值收集至區塊內。接著,每個節點進行工作量證明,選取計算最快的節點進行這些交易的驗證,完成後會把區塊廣播給到其他節點,其他節點會再度確認區塊中包含的交易是否有效,驗證過後才會接受區塊並串上區塊鏈,此時就無法再將資料進行篡改。
關於區塊鏈的特性,可分成以下四部分做說明:
1. 去中心化:區塊鏈其中一個最重要的核心宗旨,就是「去中心化」,區塊鏈採用分散式的點對點傳輸,該概念架構中,節點與節點之中沒有所謂的中心,所有的操作都部署在分散式的節點中,而無須部署在中心化機構的伺服器,一筆交易或資料的傳輸不再需要第三方的介入,因此又可以說每個節點就是所謂的「中心」。這樣的結構也加強了區塊鏈的穩定性,不會因為其中的部分節點故障而癱瘓整個區塊鏈的結構。
2. 不可篡改性:透過密碼學與雜湊函數的運用來將資料打包成區塊並上鏈,所有區塊都有屬於它的時間戳記,並依照時間順序排序,而所有節點的帳本資料中又記錄了完整的歷史內容,讓區塊鏈無法進行更改或是更改成本很高,因此使區塊鏈具備「不可篡改性」,並且同時確保了資料的完整性、安全性以及真實性。
3. 可追溯性:區塊鏈是一種鏈式的資料結構,鏈上的訊息區塊依照時間的順序環環相扣,這便使得區塊鏈具有可追溯的特性。可追本溯源的特性適用在廣泛的領域中,如供應鏈、版權保護、醫療、學歷認證等。區塊鏈就如同記帳帳本一般,每筆交易記錄著時間和訊息內容,若要進行資料的更改,則會視為一筆新的交易,且舊的紀錄仍會存在無法更動,因此仍可依照過去的交易事件進行追溯。
4. 匿名性:在去中心化的結構下,節點與節點之間不分主從關係,且每個節點中都擁有一本完整的帳本,因此區塊鏈系統是公開透明的。此時,個人資料與訊息內容的隱私就非常重要,區塊鏈技術運用了HASH運算、非對稱式加密與數位簽章等其他密碼學技術,讓節點資料在完全開放的情況下,也能保護隱私以及用戶的匿名性。
區塊鏈與酒精鎖
由於區塊鏈的技術具備去中心化、記錄時間以及不可篡改的特性,且更加強酒精鎖的檢測需要身分驗證的保證性。當進行酒精鎖檢測解鎖時,系統記錄駕駛人吹氣時間以及車輛的相關資訊,還有人臉特徵資料打包成區塊並串上區塊鏈。因此,在同一時間當監控系統偵測到當前駕駛人與吹氣人不同時,此時區塊鏈中所記錄的資料便能成為一個強而有力的依據,同時也能讓其他的違規或違法事件可以更容易進行追溯。
酒駕防偽人臉辨識系統介紹
為了解決酒精鎖發生駕駛人代測的問題,酒精鎖產品應導入具有身分驗證性的人臉辨識技術。酒駕防偽人臉辨識系統即為駕駛人在進行酒精鎖解鎖時,要同時進行人臉辨識,來確保駕駛人與吹氣人為同一人。
在駕駛座前方的位置會安裝攝影鏡頭,作為駕駛的監控裝置。進行酒測吹氣的人臉資料將會輸入到該系統中的資料庫儲存,並將人臉資料以及酒測的時間戳記打包成區塊串上區塊鏈,當汽車已經駛動時,攝影鏡頭將會將當前駕駛人畫面傳回系統進行人臉比對驗證。如果驗證成功,會將通過的紀錄與時間戳一同上傳至區塊鏈,若是系統偵測到駕駛人與吹氣人為不同對象,系統將發出警示要求駕駛停車並重新進行檢測,並同時將此次異常的情況進行記錄上傳到區塊鏈中。
如果駕駛持續不遵循系統指示仍持續行駛,該系統會將區塊鏈的紀錄傳送回給開罰的相關單位,並同時發出警報以告知附近用路人該車輛處於異常情況,應先行迴避。且該車輛於熄火後,酒精鎖會將車輛上鎖,必須聯絡酒精鎖廠商或酒精鎖服務中心才能解鎖。相關的系統概念流程圖,如圖7所示。
區塊鏈打包上鏈模擬
在進行酒測解鎖完畢以及進行人臉資料儲存後,會透過CNN將影像轉換輸出成128維的特徵向量作為人臉資料的測量值,接著將128個人臉特徵向量資料取出,並隨著車輛資訊一起打包到同一個區塊,然後串上區塊鏈。取出的人臉特徵資料,如圖8所示。
要打包成區塊和上鏈的內容,包括了人臉特徵資料、車牌號碼、酒測解鎖時間點等相關輔助資料,接著透過雜湊函數將相關的資料打包成區塊。以車牌號碼ABC-1234為例,圖9顯示將車輛資料和人臉資料進行區塊鏈的打包,並進行HASH運算。
將人臉資料和車輛相關資料作為一次的交易內容,並打包區塊,經過HASH後的結果如圖10所示,其中prev_hash屬性代表鏈結串列指向前一筆資料,由於這是實作模擬情境,並無上一筆資料,其中messages屬性代表內容數,一筆代表車牌資料,另一筆則為人臉資料。time屬性則代表區塊上鏈的時間點,代表車輛解鎖的時間點。
情境演練說明
話說小禛是一間企業的上班族,平時以開車為上下班的交通工具,他的汽車配置了酒駕防偽影像辨識系統,以下模擬小禛下班後準備開車的情境。
已經下班的小禛今天打算從公司開車回家,當小禛上車準備發動車子時,他必須先拿起安裝在車上的酒測器進行吹氣,並將臉對準攝影鏡頭讓系統取得小禛的人臉影像。小禛在汽車發動前的人臉影像,如圖11所示。
待攝影鏡頭偵測到小禛的人臉後,接著系統便會擷取臉上五官的68個特徵點,如圖12所示。然後,相關數據再透過CNN轉換輸出成128維的特徵向量作為人臉資料的測量值,如圖13所示。
酒精鎖通過解鎖後,車輛隨之發動,解鎖成功的時間點將會記錄成時間戳記,隨著影像與相關資料串上區塊鏈。在行駛途中,設置在駕駛座前方的鏡頭將擷取目前駕駛的人臉,以取得駕駛人的128維人臉特徵向量測量值,並且與汽車發動前所存入的人臉資料進行比對,藉以判斷目前的駕駛人與剛才的吹氣人臉是否為同一位駕駛。當驗證通過後,也會再將通過的紀錄與時間戳上傳至區塊鏈中,如此一來,區塊鏈的訊息內容便完整記載了這一次駕車的紀錄,檢測通過的示意圖如圖14所示。
系統通過辨識後,便確認了駕駛人的身分與吹氣人一致。且透過時戳的紀錄和區塊鏈的輔助,也確保了駕駛的不可否認性。若有其他違規事件發生時,區塊鏈的紀錄便成為一個強而有力的依據來進行追溯。
如此一來,便可以預防小禛喝酒卻找其他人代吹酒測器的情況發生。在駕駛的途中,如果有需要更換駕駛人,必須待車輛靜止時,從車載系統發出更換駕駛要求,再重新進行酒測以及重複上述流程,才可以更換駕駛人。如果沒有按照該流程更換駕駛,系統將視為異常情況。
結語
酒駕一直是全球性的問題,將有高機率導致重大交通事故,造成人員傷亡、家庭破碎,進而醞釀後續更多的社會問題,皆是酒駕所引發的不良效益。為了解決酒駕的問題,各個國家都有不同的酒駕標準或是法律規範,但是大部分國家的規範和制度都只有嚇阻作用卻無法完全遏止。在不同的國家防止酒駕的方式不盡相同,有的國家如新加坡,透過監禁及鞭刑來遏止酒駕犯,又或者是薩爾瓦多,當發現酒駕直接判定死刑,這樣的制度雖嚇阻力極強,但是若讓其他國家也跟進,會造成違憲或是違反人權等問題。因此,各國都在酒駕的問題方面紛紛投入研究,想要達到零酒駕的社會。
為達成此理想,本文介紹了基於區塊鏈的酒駕防偽辨識系統,利用酒精鎖搭配人臉辨識技術以及區塊鏈技術,使有飲酒的駕駛人無法發動汽車。且該系統搭載在行車電腦中,結合攝影鏡頭的監控對駕駛進行酒測防制管理,將人臉資料、酒精鎖、解鎖時間點與相關資訊打包成區塊並上鏈。基於區塊鏈技術內容的不易篡改,可加強駕駛人的不可否認性,當汽車發生異常情況時,便能利用有效且可靠的依據進行追溯。人工智慧和物聯網時代已經來臨,透過酒駕防偽辨識系統來改善酒駕問題,在未來能夠普及並結合法規,智慧汽車以及智慧科技的應用將會帶給人們更安全、更便利的社會。
附圖:圖1 人臉辨識的步驟。
圖2 人臉特徵點偵測(正臉)。
圖3 人臉特徵點偵測(左側臉)。
圖4 人臉特徵點偵測(右側臉)。
圖5 酒精鎖。 (圖片來源:https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Guardian_Interlock_AMS2000_1.jpg with Author: Rsheram)
圖6 區塊鏈分散式節點的概念圖。
圖7 系統概念流程圖。
圖8 取出人臉128維特徵向量。
圖9 儲存車輛相關資料及人臉資料到區塊。
圖10 HASH後及打包成區塊的結果。
圖11 汽車發動前小禛的人臉影像。
圖12 小禛的人臉影像特徵點。
圖13 小禛的人臉特徵向量資料。
圖14 系統通過酒測檢測者與駕駛人為同一人。
資料來源:https://www.netadmin.com.tw/netadmin/zh-tw/technology/CC690F49163E4AAF9FD0E88A157C7B9D
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