資料科學應用實例：如何從數據中找出高齡者的交通需求？
講師：闕嘉宏／創代科技股份有限公司 執行長
創代科技股份有限公司闕嘉宏執行長透過實戰的心血經驗，以台灣全類別電子票證及全公共運具的數據解析專案，分享如何打造世界領先的資料解析程序。
其實做資料科學或是將AI技術導入到工作中，應該要先問自己：你的職務該執行什麼決策？哪種技術最適用？
我個人過去的經驗所接觸的資料類別十分多元，這裡主要會以多種公共運輸系統（跨運具）的資料進行分享，這些分析我們已經執行了八年多，過程中有許多心得，也吃過一些苦頭，更看過太多謬論及迷思。但是，我認為過程中最重要的是：要檢視資料本身為了什麼目的而生？想要透過資料達到什麼目的？資料在你的工作內扮演的角色是什麼？
以雙北市所有的電子票證交易行為為例，透過這些行為我們可以察覺哪些地方有大眾運輸的需求，需要的是公車？捷運？Ubike或其他交通工具？過去的做法是每年編列近2000多萬的預算進行市調，但市調過程根本無法看到母體的樣本數，蒐集到的樣本也不具座標跟時間特性。
這個專案實際執行8年多來，每一天要結算的交易量超過480萬筆，解析將近2700多萬次的封包量。從第一年僅分析公車和捷運，到現在只要能使用電子票證搭乘的運輸工具都是分析的範疇。
承認吧，現實資料比想像中的還要棘手
首先，交易發生的瞬間，你可能會以為我掌握了交易數據；實際上，雖然有卡片號碼及交易時間，但系統其實不知道乘客的位置及搭乘工具。無論是悠遊卡、一卡通、遠新、iCash卡...，在城市運輸的使用過程當中，能記載的部分就是卡號及中間的交易時間，並沒有空間座標的概念。
假使我的左手是交易時間、右手是GPS時間，我要做的就是把這兩個東西合在一起；理論上，「交易當下的時間、卡片相關屬性及當時使用運具的所在地部分，」是我當時所有的資料動作。
我發現，台北市總共有18家以上的公車業者，新北市更多，包括大公車、小公車業者，在資料底層的部分長得全部都不一樣，例如科技大樓站在捷運體系的代號是BR2，但科技大樓也是某個Ubike車站的中文名、某公車業者站牌的中文名，也是某公車業者的車牌名稱。大家的基準全都不一樣，過程中團隊花了很多時間洗資料，因為很多站牌的資料品質很差。於是，我能做的第一件事就是在這5萬多個站牌中找到一個更好的對口。過程中，我花很多心思去完成資料清洗，我不會去推這個工作，因為這是其中一個環節，需要把這些前置工作都找完。我發現，跨部門溝通是個藝術，也是成就事情很重要的關鍵，當這部分的靜態工完成後，接下來才是展現資料科學的重要事情。
接著分享的是：「向量性站位編碼技術」及「卡號行為的追蹤」。基本上只要使用電子票證在這個城市上面移動，就是我分析的對口。我目前手上有公車、捷運、台鐵、高鐵、國道客運跟微笑單車，之後Gogoro如果使用GoShare，且能跟小額消費部分結合的話，就會變成我分析範圍的部分。過程中看到一件事情：例如台北車站不僅是一個捷運站，所有的大眾運輸也都有一個名為「台北車站」的站牌，也就是台北市的捷運車站名和公車站牌名會重複，這也是需要額外清洗的部分；在雙北市的部分則是，這麼多的公車業者加上很多條公車路線底層的資料都長得不一樣，要怎麼把這些資料訂出來？我們花了很多時間思考這件事情。
團隊原定是做雙北市，但因為知道編碼要全國統一，所以花了更多時間去完成全國性的編碼。大家有沒有發現一件事情，雖然我做雙北市的生意，但卻先解決全國的事情。因為我知道，如果不這麼做，後續資料清洗的部分將會重複發生，所以才花了近十倍的時間完成這件事情。其他人看到的可能是我解決了雙北市的問題，但是，以公司角度來說，我知道自己的市場價值是將這樣的技術繼續往下擴散、推動。
我們看到前面編碼的過程缺乏一個共通性的編碼概念，在這之前，前輩們會用郵遞區號或空間概念來看這個編碼過程。以公車中山國中站的編碼行為為例，63-01是鄰里區間的代號，63指的是新北市、鄰里區號是01的部分，中間站牌可能是某個主要幹道。很不幸的，由於切分鄰里區多半以大路口為主，但是全國每個縣市幾乎都有「中山路、中正路」，通常鄰里區的部分，中正路的上邊、左邊部分是A鄰里區、右邊部分則是B鄰里區。可是，大家知道公車有個特性，就是你在這個路口的左側稱為去程站牌，通常對面會有個站牌叫返程站牌，但大家看這個例子，如果說中山國中站A側的部分叫63-01-003，這是某個去程站牌，到了右邊部分都是叫中山國中站，卻變成001的部分，更慘的是中間被劃分成去返程處，剛好是個重要的路口，卻被切分成是002的部分。各位都搞混了吧？都是中山國中站，我的編碼邏輯部分竟然被切割成001、002、003。從頭到尾應該只有一個編碼，但光是這個路口，所有編碼卻都長得不一樣？
為了解決這樣的事情，我們把全國50多萬個車牌一次編碼完。像是幾乎全國都有的中正路，在我的編碼邏輯裡，它指的就是01155。同時，我也放進密度的概念，發明密度分群這套方法。其實，過去沒有人做密度分群，我們在六年前把這件事情完成後，現在澳洲、中國、日本也開始學習這樣的技術。
它的概念是什麼呢？公車的編碼其實會隨時異動，我們希望有一個認祖歸宗的概念，紅色部分是這個範圍內最不容易跑的部分，通常我們稱為「火車站」、「捷運站」這種大站口，其他小部分可能是UBike，或其他公車站牌。以這種方式，各個運具類別都有權重，因此，在這個密度中，「如何分群」變成一個很大的學問。
別人的方法，可以複製照抄嗎？
分群技術有很多種，在這個主題下，我們測試後決定使用密度分權法。上面所有點的部分都是某個公車站牌加上捷運站，因為點真的很多，我就將公車跟捷運的部分打上去。原本它是一個獨立的車牌，現在變成有聚合的統一編碼，不只是聚合的統一編碼，顏色的部分甚至形成所謂密度的概念，以後這些區就是運具類別區塊的部分。換言之，某些地方是一個大的運具，某些地方成為小運具，運具可能是捷運、Ubike…，按照運具組成過程，某些地方可能就只有公車，透過這樣的方式居然讓全國達到統一的空間、時間跟密度的編碼行為。
完成這些事情後，我們可以做出以下分析，包括看到公車轉捷運的最大轉運量是哪？捷運轉Ubike最大轉運量又會發生在哪裡？甚至可以做出公車轉捷運、學生最愛的轉乘點在哪？對城市服務的供給來說，就能根據最大的使用者投其所好。比起在意老人津貼要怎麼發？在所有路網中，找出高齡者最常使用的運具是哪些？這些運具當中會發生在哪個路線？高齡者最常使用的是哪個站牌？那個站點有沒有提供所謂的低底盤公車？有沒有所謂的便民服務？或是高齡服務的部分？才是更好的城市規劃。
接著是很重要的資料面解析，老實說，每天需要分析的資料高達480萬交易量，但是這些資料非常不完美。舉例來說，捷運有進站刷卡、出站刷卡，所以會獲得明確的上車與下車、出站及入站的時間。
可是之前的公車並不是這樣，換言之，在運具類別的交易過程，會發生一個斷停，就是上車有刷卡，卻找不到下車處。因為不管消費者搭乘哪種交通工具，這些行為都要被解析，所以我們在過程中發明了一套三階層演算法部分。這是根據這個議題所設計出的方法，並不是要大家原封不動的複製這套方法，而是能在所屬的領域中，找出適合的方法。
資料科學最重要的是解決問題
其實我解析的是每一張卡片在雙北市移動的軌跡，我幾乎有所有卡號的通勤路線偏好，但是這些並不觸犯個資，因為對我來說就是卡號，我不曉得是誰。大家常說：「用樣本去窺視母體」，基本上，大眾在雙北市移動的行為過程，我目前樣本將近89%到93%以上，我已經不是從樣本去窺視母體，近乎是掌握母體的全貌。
因此，我能夠按照時間、空間、路線、卡種等類別去精算，包括台北市跟新北市在換乘過程中，如何設計公車站牌的交易位置、步行距離？每條公車應該獲得多少補助款？公車上的擁擠人數？是否要加開班次、特定接駁路線的段次或通勤運量分析、補助款計算、卡片費率、行銷費率、補助費率，都能被精算出來。
想跟大家分享的是：「不要告訴我，你找到什麼樣的問題。因為踢爆問題一點都不偉大，請把自己變成一個解決問題的人。」不要告訴你的主管或下屬，你發現什麼樣的問題。它很重要沒錯，但是它無法成就你最後的目的。請把自己當成一個解決問題的Solution創造者，這才是我認為定義資料科學的一個價值。
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