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人為疏失還是機械故障?你怎麼想,決定你對鬼島的希望

海苔熊
・2015/02/07 ・2071字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 476 ・五年級

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為什麼我們感念機長的捨身取義(而不是相信人為疏失)?

為什麼我們要抵制再搭復航的飛機?

為什麼我們要稱讚開水門的英雄與開扣救四人的老翁?

在駕駛繞過電塔沿基隆河飛、復航半年左右連兩起空難的這些事實之外,是什麼在背後主導著我們的信念?這篇文章並非談論誰對誰錯,誰該負責或誰是英雄,而是換個角度去思考:有時候我們的信念,會不會只是為了讓我們懷抱多一點希望?儘管這樣的想法,並不一定是事實

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因為希望,正是我們這個時候最需要的東西。

我們,總是特別在意那些我們無法掌控的事情。

但弔詭的是,我們的生命反而總是充滿不可掌控,從去年澎湖空難、高雄氣爆、九把刀、陳為廷、阿基師事件、一連串食安問題、禽流感到今天的復航台北空難,不論是天災還是人禍,或是某些人的自私自利還是道德操守問題,都再再挑戰了我們的「公平世界假說」(just world hypothesis)[1]──如果有一天我所相信的事情不再能相信,如果我所崇拜的人不再像當初所認識的一樣乾淨(?),如果,我的生命比我想像中脆弱許多,那我該怎麼辦?

這些對於人生無常的疑問,有時候我們只是選擇相信,「讓自己舒服」的答案。

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在英雄與咒罵背後

接受失落與無常,過程往往比我們想像的還要長[2]。不過,也些時候我們所選擇的「相信」,將決定我們對未來的「希望」。

近代的Kelley歸因理論(covariation model)[3]提出了三個概念,或許可以解釋文首的一堆疑問,讓你有不同的想法[4],

請將下面的

「他」:分別代入殉職機長英勇72歲阿公、與復興航空高層。

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「做」的事情:分別代入「沿河飛行避開市區電塔」、「機艙中勇救四人」、以及「(可能)沒有好好檢修、強迫飛行」等等

  1. 共識性(consensus):大家都會這樣「做」嗎?還是只有「他」會這樣「做」?
  2. 特殊性或區分性(distinctiveness):「他」在別的地方/情境也會這樣「做」嗎?還是「他」在任何情境下都會這樣「做」?
  3. 一貫性或一致性(consistency):「他」常常「做這樣的事情」嗎?還是「他」很少「做這樣的事」?

當你相信「助人」或「捨身取義」是罕見(不是每個人都願意醬做)、普遍、與一致(他總是古道熱腸、熱心救人)的時候,你會傾向相信他們(機長和阿公)的行為,是源自於他們的特質(給機師與阿公按個讚!)──儘管這些並不一定完全是事實。

這樣的歸因分析,也適用於被罵翻的復航。

當你相信只有復航高層會這樣草菅人命(低共識性,其他航空公司不會這樣做)、而且他們從澎湖空難以來救一直這樣做不思改進(高普遍性與一致性),你也會相信這次事件復航高層難辭其咎──儘管這些也並不一定完全是事實。

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回到一開始的問題,或許機長真的盡力了、阿公也很努力救人、復航更可能是罪大惡極不好好檢查飛機就要硬飛,但在這些「實際」的因素之外,我們這些「相信」,是否某種程度上也是為了要讓我們好好活下去?

責怪復航或英雄化機長,雖然無法改變任何事實,但可以讓我們重新相信,儘管有些天災人禍不如預期,有些無常難以被觸及,但這世界上仍有好人和壞人,這樣的想法,重新維繫了心中的公平世界假設說、讓我們心裡舒坦一些。

你可以想像,如果你覺得機師是矇到的才開進河裡(不是為了減少更多傷亡)、阿公只是碰巧救人(他平時看都不屑助人)、所有的航空公司都一般黑心(不是只有復航……),你眼中的鬼島會有多黑暗?

如果無法挽回遺憾,不如改變想法

此外,若延伸Beck的認知三角[5],這三種想法會讓我們好過一些,當然有可能這樣的想法並不是事實(更新:空難指向人為?):

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  1. 相信好事是內在而穩定的
  2. 相信壞事是外在而不穩定的
  3. 相信台灣的未來仍是有希望

所以,所以,儘管有人提醒事實確定前先別急著說誰是英雄、誰該負責,相信機長與阿公的善良特質(對好的事件,相信它是永久的)、相信這種事只有復航會發生,所以大家都不要搭復航就好(對不好的事件,相信它僅限於特定的對象)、對於失事本身,歸因於機械故障,大家都盡力了(對不好的事件,相信它是不穩定的),一邊罵鬼島,一邊還是齊聲說天佑台灣,這樣的一種相信、這樣的一種期許,不論是不是事實,都是讓我們牽起手來,繼續走下去的動力。

高雄氣爆那天,我住的飯店離爆炸地點只相隔一條街。警笛、消防車、哭聲四起,但高雄人不曾放棄。我一直記得一位高雄朋友的留言:「台灣人不會輸給命運的,以前不會,現在也不會。」

因為這裡是台灣,我們的家。

延伸閱讀

  1. Lerner, M.J., The belief in a just world. 1980: Springer.
  2. 林秋燕, 失戀歷程及復原力展現之分析研究, in 諮商輔導所2003, 高雄師範大學.
  3. Kelley, H.H. and J.L. Michela, Attribution theory and research. Annual review of psychology, 1980. 31(1): p. 457-501.
  4. T., G., K. D., and N.R. E., Social psychology. 2005, New York: Norton & Company.
  5. Beckham, E.E., et al., Development of an instrument to measure Beck’s cognitive triad: the Cognitive Triad Inventory. Journal of consulting and clinical psychology, 1986. 54(4): p. 566.
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海苔熊
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在多次受傷之後,我們數度懷疑自己是否失去了愛人的能力,殊不知我們真正失去的,是重新認識與接納自己的勇氣。 經歷了幾段感情,念了一些書籍,發現了解與頓悟總在分手後,希望藉由這個平台分享一些自己的想法與閱讀心得整理,幫助(?)一些跟我一樣曾經或正在感情世界迷網的夥伴,用更健康的觀點看待愛情,學著從喜歡自己開始,到敏感於周遭的重要他人,最後能用自己的雙手溫暖世界。 研究領域主要在親密關係,包括愛情風格相似性,遠距離戀愛的可能性,與不安全依戀者在網誌或書寫中所透露出的訊息。 P.s.照片中是我的設計師好友Joy et Joséphine

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ECU: 汽車大腦的演化與挑戰
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/07/02 ・3793字 ・閱讀時間約 7 分鐘

本文與 威力暘電子 合作,泛科學企劃執行。

想像一下,當你每天啟動汽車時,啟動的不再只是一台車,而是一百台電腦同步運作。但如果這些「電腦」突然集體當機,後果會有多嚴重?方向盤可能瞬間失靈,安全氣囊無法啟動,整台車就像失控的高科技廢鐵。這樣的「系統崩潰」風險並非誇張劇情,而是真實存在於你我日常的駕駛過程中。

今天,我們將深入探討汽車電子系統「逆天改運」的科學奧秘。究竟,汽車的「大腦」—電子控制單元(ECU),是如何從單一功能,暴增至上百個獨立系統?而全球頂尖的工程師們,又為何正傾盡全力,試圖將這些複雜的系統「砍掉重練」、整合優化?

第一顆「汽車大腦」的誕生

時間回到 1980 年代,當時的汽車工程師們面臨一項重要任務:如何把汽油引擎的每一滴燃油都壓榨出最大動力?「省油即省錢」是放諸四海皆準的道理。他們發現,關鍵其實潛藏在一個微小到幾乎難以察覺的瞬間:火星塞的點火時機,也就是「點火正時」。

如果能把點火的精準度控制在「兩毫秒」以內,這大約是你眨眼時間的百分之一到千分之一!引擎效率就能提升整整一成!這不僅意味著車子開起來更順暢,還能直接省下一成的油耗。那麼,要如何跨過這道門檻?答案就是:「電腦」的加入!

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工程師們引入了「微控制器」(Microcontroller),你可以把它想像成一顆專注於特定任務的迷你電腦晶片。它能即時讀取引擎轉速、進氣壓力、油門深度、甚至異常爆震等各種感測器的訊號。透過內建的演算法,在千分之一秒、甚至微秒等級的時間內,精準計算出最佳的點火角度,並立刻執行。

從此,引擎的性能表現大躍進,油耗也更漂亮。這正是汽車電子控制單元(ECU)的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)。

汽車電子控制單元的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)/ 圖片來源:shutterstock

ECU 的失控暴增與甜蜜的負荷

第一顆 ECU 的成功,在 1980 年代後期點燃了工程師們的想像:「這 ECU 這麼好用,其他地方是不是也能用?」於是,ECU 的應用範圍不再僅限於點火,燃油噴射量、怠速穩定性、變速箱換檔平順度、ABS 防鎖死煞車,甚至安全氣囊的引爆時機……各種功能都交給專屬的 ECU 負責 。

然而,問題來了:這麼多「小電腦」,它們之間該如何有效溝通?

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為了解決這個問題,1986 年,德國的博世(Bosch)公司推出了一項劃時代的發明:控制器區域網路(CAN Bus)。你可以將它想像成一條專為 ECU 打造的「神經網路」。各個 ECU 只需連接到這條共用的線路上,就能將訊息「廣播」給其他單元。

更重要的是,CAN Bus 還具備「優先通行」機制。例如,煞車指令或安全氣囊引爆訊號這類攸關人命的重要訊息,絕對能搶先通過,避免因資訊堵塞而延誤。儘管 CAN Bus 解決了 ECU 之間的溝通問題,但每顆 ECU 依然需要獨立的電源線、接地線,並連接各種感測器和致動器。結果就是,一輛汽車的電線總長度可能達到 2 到 4 公里,總重量更高達 50 到 60 公斤,等同於憑空多載了一位乘客的重量。

另一方面,大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。更別提這些密密麻麻的線束,簡直是設計師和維修技師的惡夢。要檢修這些電子故障,無疑讓人一個頭兩個大。

大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。/圖片來源:shutterstock

汽車電子革命:從「百腦亂舞」到集中治理

到了2010年代,汽車電子架構迎來一場大改革,「分區架構(Zonal Architecture)」搭配「中央高效能運算(HPC)」逐漸成為主流。簡單來說,這就像在車內建立「地方政府+中央政府」的管理系統。

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可以想像,整輛車被劃分為幾個大型區域,像是車頭、車尾、車身兩側與駕駛艙,就像數個「大都會」。每個區域控制單元(ZCU)就像「市政府」,負責收集該區所有的感測器訊號、初步處理與整合,並直接驅動該區的馬達、燈光等致動器。區域先自理,就不必大小事都等中央拍板。

而「中央政府」則由車用高效能運算平台(HPC)擔任,統籌負責更複雜的運算任務,例如先進駕駛輔助系統(ADAS)所需的環境感知、物體辨識,或是車載娛樂系統、導航功能,甚至是未來自動駕駛的決策,通通交由車輛正中央的這顆「超級大腦」執行。

乘著這波汽車電子架構的轉型浪潮中, 2008 年成立的台灣本土企業威力暘電子,便精準地切入了這個趨勢,致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台。他們專精於開發電子排檔、多功能方向盤等各式汽車電子控制模組。為了確保各部件之間的溝通順暢,威力暘提供的解決方案,就像是將好幾個「分區管理員」的職責,甚至一部分「超級大腦」的功能,都整合到一個更強大的硬體平台上。

這些模組不僅擁有強大的晶片運算能力,可同時支援 ADAS 與車載娛樂,還能兼容多種通訊協定,大幅簡化車內網路架構。如此一來,車廠在追求輕量化和高效率的同時,也能顧及穩定性與安全性。

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2008 年威力暘電子致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台 /圖片來源:shutterstock

萬無一失的「汽車大腦」:威力暘的四大策略

然而,「做出來」與「做好」之間,還是有差別。要如何確保這顆集結所有功能的「汽車大腦」不出錯?具體來說,威力暘電子憑藉以下四大策略,築起其產品的可靠性與安全性:

  1. AUTOSAR : 導入開放且標準化的汽車軟體架構 AUTOSAR。分為應用層、運行環境層(RTE)和基礎軟體層(BSW)。就像在玩「樂高積木」,ECU 開發者能靈活組合模組,專注在核心功能開發,從根本上提升軟體的穩定性和可靠性。
  2. V-Model 開發流程:這是一種強調嚴謹、能在早期發現錯誤的軟體開發流程。就像打勾 V 字形般,左側從上而下逐步執行,右側則由下而上層層檢驗,確保每個階段的安全要求都確實落實。
  3. 基於模型的設計 MBD(Model-Based Design) 威力暘的工程師們會利用 MatLab®/Simulink® 等工具,把整個 ECU 要控制的系統(如煞車),用數學模型搭建起來,然後在虛擬環境中進行大量的模擬和測試。這等於在實體 ECU 誕生前,就能在「數位雙生」世界中反覆演練、預先排除設計缺陷,,並驗證安全機制是否有效。
  4. Automotive SPICE (ASPICE) : ASPICE 是國際公認的汽車軟體「品質管理系統」,它不直接評估最終 ECU 產品本身的安全性,而是深入檢視團隊在軟體開發的「整個過程」,也就是「方法論」和「管理紀律」是否夠成熟、夠系統化,並只根據數據來評估品質。

既然 ECU 掌管了整輛車的運作,其能否正常運作,自然被視為最優先項目。為此,威力暘嚴格遵循汽車業中一本堪稱「安全聖經」的國際標準:ISO 26262。這套國際標準可視為一本針對汽車電子電氣系統(特別是 ECU)的「超嚴格品管手冊」和「開發流程指南」,從概念、設計、測試到生產和報廢,都詳細規範了每個安全要求和驗證方法,唯一目標就是把任何潛在風險降到最低

有了上述這四項策略,威力暘確保其產品從設計、生產到交付都符合嚴苛的安全標準,才能通過 ISO 26262 的嚴格檢驗。

然而,ECU 的演進並未就此停下腳步。當ECU 的數量開始精簡,「大腦」變得更集中、更強大後,汽車產業又迎來了新一波革命:「軟體定義汽車」(Software-Defined Vehicle, SDV)。

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軟體定義汽車 SDV:你的愛車也能「升級」!

未來的汽車,會越來越像你手中的智慧型手機。過去,車輛功能在出廠時幾乎就「定終身」,想升級?多半只能換車。但在軟體定義汽車(SDV)時代,汽車將搖身一變成為具備強大運算能力與高速網路連線的「行動伺服器」,能夠「二次覺醒」、不斷升級。透過 OTA(Over-the-Air)技術,車廠能像推送 App 更新一樣,遠端傳送新功能、性能優化或安全修補包到你的車上。

不過,這種美好願景也將帶來全新的挑戰:資安風險。當汽車連上網路,就等於向駭客敞開潛在的攻擊入口。如果車上的 ECU 或雲端伺服器被駭,輕則個資外洩,重則車輛被遠端鎖定或惡意操控。為了打造安全的 SDV,業界必須遵循像 ISO 21434 這樣的車用資安標準。

威力暘電子運用前面提到的四大核心策略,確保自家產品能符合從 ISO 26262 到 ISO 21434 的國際認證。從品質管理、軟體開發流程,到安全認證,這些努力,讓威力暘的模組擁有最高的網路與功能安全。他們的產品不僅展現「台灣智造」的彈性與創新,也擁有與國際大廠比肩的「車規級可靠度」。憑藉這些實力,威力暘已成功打進日本 YAMAHA、Toyota,以及歐美 ZF、Autoliv 等全球一線供應鏈,更成為 DENSO 在台灣少數核准的控制模組夥伴,以商用車熱系統專案成功打入日系核心供應鏈,並自 2025 年起與 DENSO 共同展開平台化量產,驗證其流程與品質。

毫無疑問,未來車輛將有更多運作交由電腦與 AI 判斷,交由電腦判斷,比交由人類駕駛還要安全的那一天,離我們不遠了。而人類的角色,將從操作者轉為監督者,負責在故障或斷網時擔任最後的保險。透過科技讓車子更聰明、更安全,人類甘願當一個「最弱兵器」,其實也不錯!

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變身超級英雄:科技就是你的超能力──《知識大圖解》
知識大圖解_96
・2016/01/28 ・4017字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 515 ・六年級

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如果你是一個動漫迷,一定曾經夢想變身超級英雄,但這似乎終究只能是幻想──直到科技把想像化為現實。

隨著科技快速演進,人類終於可以製造出模擬各種超能力的裝備,像是讓上班族變身蜘蛛人的攀牆手套、只比超人視力差一點的千里眼隱形眼鏡等,擁有超能力不再是癡人說夢。

不過,這些裝備的發明並非如同漫畫情節:由億萬富翁為了懲奸除惡而打造;而是科學家和醫學專家為改善人類生活而研發。舉例來說,專家研發出能夠加速人體組織再生的植入體,雖然不可能像金鋼狼一樣迅速讓傷口癒合,卻可降低感染機率和醫療成本;另外還有能夠偵測周遭障礙物的特製服裝,用處不在增加超級英雄的第六感,而是為了幫助視障人士安全地行走。

這些新奇科技有些仍在研發階段,但也有一些已經實際問世。美國國防承包商雷神公司(Raytheon)已經交貨給美國陸軍一套讓士兵力大無窮的鋼鐵人裝;許多造船廠也用類似概念的外骨骼機械裝,協助工人操作重型機具。如果你有興趣,甚至可以在家自己拼裝超能力裝備。紐約羅徹斯特大學的學生,就運用唾手可得的現成材料,打造出一具隱形透視鏡。

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雖然目前的科技還無法讓每個人都穿上紅色披風飛天入地,但透過本期為你介紹的高科技裝置,我們或許可以窺知未來擁有類似超能力的世界,甚至預先規劃好自己的超級英雄祕密基地。

蜘蛛人攀牆術

黏性手套的靈感來自壁虎的腳。

如果可以像蜘蛛人一樣發射蜘蛛絲,徒手攀爬辦公大樓,一定會讓上班變得更有趣。不過這套都市輕功服和蜘蛛的關係不大,是從壁虎的四隻腳得到靈感而發明出來的。spiderman-515215_640

史丹佛大學學生模擬壁虎腳上的細微毛髮,開發出特製的乾式黏性手套,讓普通人透過類似的黏著原理來垂直爬行。然而,技術上的困難在於壁虎只有幾公克重,若要支撐體型相對龐大的人類,得另有對策。研發團隊利用加裝特殊簧片來平均分散人施加在手套上的重量,讓整組裝置可以承受高達91公斤的成人體重。另一方面,人類的上半身不像壁虎那樣強而有力,因此還需要一組活動式繩梯,將部分攀爬作用力轉移至雙腳,以減輕雙臂負荷。這副手套的初步測試相當順利,目前學生們正與美國航太總署噴射推進實驗室(Jet Propulsion Lab)合作,評估是否能把相關技術應用到太空船的機械手臂,以回收太空垃圾。

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本圖出自《How It Works知識大圖解 國際中文版》第16期(2016年1月號),全見版請點擊圖片放大。

 

蜘蛛人超感應

對超級英雄來說,預知壞蛋來襲是必備的能力之一,而如今我們只要穿上感應裝,也能具備相同的能力。雖然就造型而言,它沒有緊身蜘蛛裝那麼酷,但這套「蜘蛛感應裝」卻能感應方圓152公分內的障礙物或接近的人,並向穿戴者發出警告。整套裝備包含多項感測模組,由一個測距儀和一具伺服馬達所構成。測距儀會不斷發射聲納波,當聲納波遇到物體反彈回來,便可由感測器計算出距離。一發現障礙物,伺服馬達──即遙控飛機上常見的那種馬達──便啟動推桿,對穿戴者的皮膚施加壓力。越接近障礙物,推桿壓力會越大,藉此讓使用者判斷物體遠近、作出反應。發明者維克托.麥特維席(Victor Mateevitsi)表示,開發這項技術的目的是希望造福視障人士;此外在昏暗環境下,像是濃煙密布的火場,也可以用來確保消防人員的安全。

超級戰鬥裝

披風和小褲褲不夠看,真正的超級英雄都穿外骨骼機械裝。

鋼鐵人的超能力不是因為被輻射蜘蛛咬到,也不是被伽瑪射線照到而突變;鋼鐵人裝說穿了,就是透過精密的工程設計──加上很多的錢──所打造出來的。既然如此,當然我們也可以如法炮製,事實上,現在已經有業者開發出類似的裝備了。

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國防製造商雷神替美軍研發了一款超強外骨骼機械裝(Robot Exoskeleton)。士兵只要穿上這套裝備,就能在高液壓系統的輔助下,大幅提升力量、靈敏度和持久作戰能力,即使進行劇烈活動也不至於疲勞和受傷。雖然目前的版本必須連接到內燃液壓引擎以作為動力來源,但未來可望在2020年推出不需要外接線路的獨立外骨骼機械裝。

不只軍方需要外骨骼機械裝,洛克希德.馬丁公司也設計了一款專供重機械操作員使用的機械裝FORTIS,它可以承載大部分的機具重量,讓操作人員可以長時間作業,減少因為肌肉疲勞所需的休息時間和次數。

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本圖出自《How It Works知識大圖解 國際中文版》第16期(2016年1月號),全見版請點擊圖片放大。

自製隱形斗篷:讓你看穿物體的簡單透鏡組

隱形和透視都是相當熱門的超能力,但你可能不知道,這兩種能力早已經成為現實,而且一般人在家裡就能辦到。羅徹斯特大學的學生利用市面上現有的便宜材料,設計出一組遮蔽裝置,可以讓光線繞過物體,製造出物體憑空消失的神奇效果。要製造出這種錯覺,需要四組焦距不同的透鏡,並將透鏡相隔特定距離擺設。當光線進入第一組透鏡時,會先聚焦,然後發散,因而繞過位於遮蔽區的物體。但此時後方景象是顛倒的,所以還需要另外一組透鏡,再把影像翻轉回來。這套裝置的遮蔽能力不限特定視角,也就是說不管從透鏡的任何角度看過去,都能清楚呈現物體後方的景象。

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這套簡單裝置的遮蔽範圍其實只有透鏡內部,亦即類似甜甜圈的環狀區域內。不過研究團隊也研發出了另一套更為複雜的透鏡裝置,可以達到完全遮蔽的效果。

研發團隊希望這套「羅徹斯特斗篷」(Rochester Cloak)可以在醫療領域發揮作用,讓外科醫生在手術時,能更清楚地看到開刀部位,或是協助卡車司機繞過車輛的死角,察覺周遭狀況。

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本圖出自《How It Works知識大圖解 國際中文版》第16期(2016年1月號),全見版請點擊圖片放大。

磁性第六感

這種彈性極佳的人造皮膚能感應地球磁場,讓路癡也不迷路。

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鳥和鯊魚沒有GPS也能找到方向,但許多超級英雄仍需輔助裝置,才能正確且即時地找到壞蛋巢穴。科學家現在發明了一種電子皮膚,能夠透過偵測地球磁場來協助指認方向,讓衛星導航和Google地圖都成為過去式。

這種人造皮膚是一層鈷和銅的金屬薄膜,在磁場環境下可以感應電阻的變化。只要測量電阻差異,就可以計算出磁場距離,再把這個資料傳送到液晶顯示幕上,就能清楚判斷方位和距離。

科學家把磁場感測材料黏在PET軟性膠膜上──類似透明投影片的材質──然後再將它貼以彈性膠帶,好讓人造皮膚可以自由伸縮。一平方公尺的感測膠膜只有不到3公克的重量,厚度僅兩微米,比人髮的十分之一還要細,因此人造皮膚可以貼附在人體上,甚至植入皮膚下方,而不至於造成不適。

快速自體療癒:讓骨肉再生的智慧型植體

除了全身擁有強化金屬骨骼,以及金鋼爪之外,金鋼狼還有一項特異功能,那就是快速的自體療癒。其實人體本身就已經有不錯的修復功能,但和X戰警第一男主角的再生能力相比,卻是差得遠了。不過現在這個差距,正在逐漸縮小。

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有業者開發出內含大量生長因子的醫療用植體,其中的組織再生分子可以有效提升人體自我療癒的速度。雖然跟金鋼狼的超能力比起來仍舊略遜一籌,不過對於皮膚或骨頭受傷的患者來說,已經能大幅縮短癒合的時間。

除了加速自體療癒,FeyeCon公司所研發的智慧植體還有幾項聰明的特色。首先,它是由可生物分解的材料所製成,因此等到傷口復原後,它會逐漸分解成對人體無害的自然成分;此外,它還可以事先添加抗生素,以減少身體組織排斥外來物質時的發炎機率。目前研究人員仍在微調成分,為的是更適應身體各部位組織,但預估在不久的將來就可以正式推出。

千里望遠鏡:一眨眼就能放大遠方物體的超強眼鏡

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本圖出自《How It Works知識大圖解 國際中文版》第16期(2016年1月號),全見版請點擊圖片放大。

超人的千里眼可以隨時看見哪裡有麻煩,不過現在普通人也能擁有類似的能力,儘管目的大不相同。老年性黃斑病變是全世界老年人失明的罪魁禍首,而致病的原因是主管視覺敏銳度的黃斑部位細胞受損。

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為了幫助患有此病的老年人提升視物能力,聖地牙哥和瑞士的科學家研發出具有望遠功能的隱形眼鏡,它能將視覺影像放大2.8倍。這種硬式隱形眼鏡比普通隱形眼鏡更大一些,但和過去用來矯正黃斑病患視力的厚重眼鏡相比,已經是一大進步。配戴者仍須戴上由三星3D眼鏡改造而成,且具備精巧操作功能的特製眼鏡。

鏡架上的感測器讓配戴者只須眨動單眼,就能在普通和望遠視力之間切換。眨右眼,便開啟2.8倍放大功能,眨左眼,則會關閉。瑞士聯邦科技學院的研究團隊負責人艾利克.川布雷(Eric Tremblay)表示:「目前這種眼鏡仍處於研究評估階段,但我們期待未來能夠實際生產,嘉惠黃斑部受損的病患。」

念力波動:用腦波控制一切

如果光用念力就能移動物體,確實可以讓生活方便許多,可惜所謂的隔空移物始終只是科幻小說裡的虛構情節。不過,在現代科技的協助下,我們還是可以利用腦波做到很多事情。

真正的腦波控制技術是利用安裝在頭顱上的腦電波感測器(EEG sensor)來偵測大腦活動。當穿戴者專注於某個物體時,額頭後方的大腦前額葉會激發神經元,產生腦電波。這種腦電波足以引起腦波感測器的電位差,再由電腦演算法分析轉譯為電子訊號,下達指令給連接的裝置設備。

透過這個原理,航太技術廠Tekever已經開發出透過腦波操作的無人機。操作員須戴上腦波感測帽,且事先接受訓練,學習透過專注力來讓電腦螢幕上的圖示向上或向下移動,藉以指揮無人機向左或向右轉;當腦波感測器偵測到大腦特定部位的活動後,便可以傳送相對應的指令給無人機。業者希望這套技術未來能夠應用於更大型的飛行器,減少飛行員的工作負荷,或是讓身障人士也能一圓飛行夢。

 

本文節錄自《How It Works知識大圖解 國際中文版》第16期(2016年01月號)

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知識大圖解_96
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當亂流發生時-《機艙機密》
PanSci_96
・2015/10/09 ・3357字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 505 ・六年級

我快被亂流嚇死了,有什麼理由怕嗎?

亂流,人稱咖啡之傾灑者、行李之碰撞者、嘔吐袋之填充者、神經之撼動者。可是,它是不是墜機之元凶呢?若從許多飛機乘客的反應來推測,想必會認為答案是肯定的,對焦慮的乘客而言,亂流絕對高居擔憂排行榜第一名。單憑直覺,這是很合理的想法。每個踏上飛機的人多少都會不安,更何況是在三萬七千英尺高空遭遇大晃特晃的亂流,簡直是最慘痛的記憶,使人驚覺飛行隱含的重大危險。大家可以輕易想像,飛機就好比在驚濤駭浪中顛簸的無助小艇,有時候船會被淹沒、會傾覆、被浪頭砸向暗礁,飛機想必是相同的道理。關於飛機,一切似乎都危險得要命。

只不過,事實並非如此,這些都是極為罕見的情形。再怎麼試,飛機也不會被翻得頭上腳下、失控打旋墜落,或是從天上直掉下來,即便遇到最強勁的風或下沉氣流也一樣。情況或許會很惱人或不適,但不至於墜機。包括機組成員在內,對每個人來說,亂流都是個麻煩事,但亂流也是……「正常」或許是最恰當的形容詞。機師遇到亂流,通常想的是該怎麼處理比較方便,反而不會視之為安全問題。飛機為求飛得更順暢而改變高度,主要是為了乘客的舒適著想,機師不會擔心機翼解體,只是想讓乘客保持放鬆,讓大家的咖啡待在該待的地方。飛機本身就設計得足以承受巨大的力量,還必須符合正負過載的重力限制,因此強到足以造成引擎移位、折斷翼梁的亂流,是最常搭飛機的人(或機師)飛一輩子也遇不到的。

airplane accident, PanSci
Source: flickr/Mighty Travels

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碰到亂流,飛機的高度、傾斜角、俯仰角只會稍稍改變,在駕駛艙只會看到高度表輕輕一晃。此外,民航機的設計包含一種特性,機師稱為「正穩定度」。如果飛機在空中被推得偏離航線,飛機天生就會自動回歸原位。我還記得,某天晚上飛往歐洲,飛越大西洋的半路上,遇到激烈得不尋常的氣流,就是大家會跟朋友講的那種。這道亂流毫無預警出現,持續數分鐘之久,強到足以弄翻艙廚的餐車。在亂流最猛烈之際,我聽著碗盤碰撞聲,想起一封電子郵件。信裡,某個讀者問我,這種時候飛機在空中會偏移多少:飛機上下左右晃動的幅度,實際上到底是幾英尺?於是我密切注意高度表,結果發現,每個方向的偏移都不超過四十英尺,大半時候都是十幾二十英尺,航向(就是鼻子所指的方向)偏移則完全探測不到。我猜有些乘客並不這麼覺得,反而把激烈程度以次方為單位往上跳:「我們兩秒內就掉了差不多三千英尺!」

遇到這種情況,機師會把速度減緩至預設的「穿越亂流速率」,以確保不會超越高速失速之保護範圍(不要問),避免機體結構受損,然而這速率相當接近正常巡航速度,你坐在位子上大概不會注意到減速。此外,我們也可以要求調升、調降高度,或是申請改變航線。你八成會想像機師汗涔涔的對付亂流:機身左右晃盪,機長高聲下達指令,雙手緊握方向盤—這完全不是事實。機組成員不需要弄得像和猛獸搏鬥,頂多只需靜候一切過去。事實上,一旦遇到強勁亂流,試著對抗反而是最糟糕的。一些飛機的自動駕駛功能會有特殊模式,專門用在亂流狀況,但並不會下達更多改善情況的指令,卻是反其道而行,降低系統敏感度。

你可以想像駕駛艙出現這樣的對話:

機師一:「好,我們把速度調慢點。」(在控制速度的選單輸入較低的馬赫值)
機師二:「你看啦,我的柳橙汁都潑出來流進杯架了。」
機師一:「來看看前面那些傢伙有沒有回報新消息。」(伸手拿麥克風,確認頻率)
機師二:「你手邊有沒有餐巾紙啊?」

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除了這些,機師也會向乘客廣播、通報空服員,確保大家繫上安全帶。如果情況看起來會惡化,機師經常要求空服員待在座位上。

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Source: flickr/juicyrai

要預測亂流將發生在何時、何地,以及多強烈,比起科學,更像一門藝術。我們會根據天氣圖、雷達回波來判斷,其中最有用的就是其他飛機的即時回報。有些氣象指標比其他的可靠,譬如說,那些棉球狀的湧動積雲總是讓飛行變得很顛簸,尤其是頂部像鐵砧、伴隨雷雨一起出現的那一種。飛過山脈、特定鋒面交界,以及通過噴射氣流,也會讓機艙警鈴作響。但是,偶爾也會發生完全意料之外的情況。往歐洲途中撞上亂流的那一晚,我們事前得到的資訊顯示,最糟不過是輕微震盪而已;稍後,到了原本預期會發生較強亂流的區域,卻飛得平穩無比。實際情況會怎樣,就是沒人料得到。把報告傳給其他機組成員的時候,我們會替亂流打上等級,最低是「輕度」,最高是「極度」,如果遇到最嚴重的亂流,降落後會讓維修人員做飛行後檢查。每個等級都有一套評定標準,不過現實中都是憑主觀判斷。

我從沒經歷過「極度亂流」,但也遇過不少中度,還有幾次強度。

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其中一次強度亂流發生在一九九二年七月,當時,我在一架十五人座渦輪螺槳飛機上擔任機長,要從波士頓飛往緬因州波特蘭,航程共二十五分鐘。那天很熱,到了接近傍晚的時候,新英格蘭東部天空已布上一片稠密的塔狀積雲,雲層不長,頂端大約只有八千英尺,漂亮得讓人感覺不到危險。隨著日頭落下,不管往哪個方向看去,只見聚積起來的雲形成一束束粉色珊瑚柱,宛如無限延展的花園,是我這輩子見過最如詩如畫的景象。這景象美極了,事實證明這些雲也頗為猛烈,就像一座座小火山,吐出看不見的上升氣流,持續狂暴擊打機身,到了最後,感覺就像捲進上下顛倒的雪崩。我還記得,雖然身上緊緊繫著肩套帶,但我還是舉起一隻手穩住身體,生怕頭撞到艙頂。過了幾分鐘,我們在波特蘭安全降落,人機均安。

亂流 PanSci
Source: flickr/Karen

為免有人罵我美化事實,我承認,強力亂流偶爾也會造成飛機受損、乘客受傷,只是乘客受傷的原因,通常都是沒繫安全帶,結果跌倒或被甩出去。在美國,每年因亂流受傷的人大約六十名,裡頭三分之二都是空服員,把空服員扣掉,只剩大概二十名乘客—這個國家每年搭機人次約達八億,其中只有二十人因此受傷。據我個人的經驗,亂流現象變得愈來愈普遍,算是氣候變遷的副產物。亂流是因天氣變化而生,是一種氣候徵兆;隨著全球暖化加強特定天氣型態,如果說我在緬因州的經驗會變得更常見,這假設是很合理的。

亂流實在太難以捉摸,所以大家都知道,每次被問到要怎麼做最能避開亂流,我的答案總是含糊得惹人厭。「晚上飛是不是比白天飛好?」有時候是。「該避開經過洛磯山脈或阿爾卑斯山脈的航線嗎?」很難說。「小飛機是不是比大飛機更容易受影響?」看情況。「天氣預報說明天會有強風,這樣搭飛機會很顛簸嗎?」大概吧,可是誰知道。「坐哪裡比較好,飛機前面或後面?」啊,這我就可以回答了。儘管坐哪裡並沒有太大差別,不過坐起來最平穩的位置是在機翼上,那裡最靠近飛機升力和重力的中心;起伏最大的位置通常是飛機最後端,最靠近機尾的最後一排座位。

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很多常旅行的人都已經知道,相較其他國家,美國空服員更容易為了安全帶指示燈窮緊張。我們在起飛之後亮燈的時間更久,就算氣流平穩也一樣,而且只要有一絲晃動或起伏,就會再把指示燈打開。某方面來說,這是另一個美國人過度保護的例證,不過這是基於相當合理的責任考量,畢竟機長最不想遇到的,就是有人剛好摔斷腳踝,一狀告到法院,害機長被聯邦航空總署盯上。不巧的是,這麼做反而產生「狼來了」後遺症,大家太習慣看到指示燈看似毫無理由的明明滅滅,就乾脆裝作沒看到了。

(好人)機艙機密,PanSci

本文摘自《機艙機密:關於空中旅行,你該知道的事實》,由好人出版 出版。

 

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