為何不能左右眼各看一本書？雙眼之間視覺意識的平衡

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！

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）。

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？

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。

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。

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。

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）。

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！

超前意志、且可以預測意志的腦部反應

最早以神經科學方法研究上述問題的科學家，應該是美國加州大學舊金山分校的神經生理學家利貝特（Benjamin Libet）。1983 年，利貝特發表了一項驚人的實驗，他要求受試者自由「決定」一個時間點舉起左手或右手，並根據一個碼錶來回報該「決定」在自己心中出現的時間。結果他在腦電圖中發現，舉手的「意識意志」（conscious will）出現的一秒鐘前（就是意識到自己「想要」舉手的一秒鐘前），大腦就已經出現相關的神經變化。

照理說，如果自由意志真的存在，那「意識意志」發生的時間點應該早於大腦的生理變化才對。然而實驗結果卻完全相反，大腦的生理變化反而早於「意識意志」發生的時間點。如果「意識意志」的感受只是大腦神經變化的結果，那我們真的有自由意志可言嗎？

這個實驗結果一出，立刻引起了科學界和哲學界的震撼。科學界對實驗方法有許多質疑和討論，而哲學界則對實驗結果的衍生意涵充滿興趣。

在這項研究發表後的過去三十年間，熱烈的實驗複製和學術討論從來不曾間斷。2008 年，德國馬克士普朗克研究所的認知神經科學家孫俊祥（Chun Siong Soon），也利用了功能性磁振造影成功再現了利貝特的實驗結果！

這位認知神經科學家孫俊祥和我頗有淵源。我們的第一次見面，是在達特茅斯學院。那時大概是 2005 年，我還是博士班學生，他則是從新加坡來進行短期研究的學生。我們當時就是因為都對意識和自由意志的問題很有興趣，所以才有機會在相互討論後結識。孫俊祥後來去了德國，成為海因斯（John-Dylan Haynes）的博士班學生，並發表了上述的研究。

很巧的是，我在幾年前來到新加坡，在杜克－新加坡國立大學醫學研究院（Duke-NUS Medical School）成立我的實驗室，而孫俊祥剛好也在這所學校中擔任博士後研究員。2012 年，我們因為研究興趣相近，他就進到了我的實驗室一起合作。能在實驗室成立初期，有這麼一位實力強大的幫手加入，真的非常幸運！

腦造影否定自由意志？

孫俊祥在這項研究中發現，受試者決定做動作前（十秒前！）出現的神經變化，竟然可以預測他們將會使用左手或右手。2013 年，更在另一項實驗中成功預測了受試者的心算選擇（可以預測他們即將要在心中進行加法運算或減法運算）！

在其他的決策行為研究中，也可以觀察到類似的現象。連我自己也在一系列實驗中發現，不管是比較基礎的知覺判斷、或是較高階的行為決策，都可能可以透過事前的腦部活動來進行預測。

比方說，我在麻省理工學院進行博士後研究時，就已經發現某些腦區的神經活動可以預測「雙眼競爭」的結果。

「雙眼競爭」是潛意識知覺研究中最常使用的一個實驗典範。十六世紀文藝復興時期的歐洲學者波爾塔（Giambattista della Porta）是第一個記錄下這個現象的人。他發現在左眼和右眼前分別放置一本書時，他只能「見到」其中一本，而且每隔幾秒鐘，視覺意識內容會在兩本書之間轉換。

各位讀者如果想要體驗雙眼競爭，可以試試以下這個的方法：首先，閉上左眼，然後把右手大拇指伸出來。接著，把右手大拇指由右至左緩緩移動，慢慢的遮住右下角的書頁號碼（或者是最右下角的字）。當號碼一被遮住時，就立刻停住，不要再繼續移動大拇指。好，現在你可以張開左眼了。此時你會發現，你的右眼是看不到書頁號碼的，但是左眼可以（你可以輪流閉一隻眼睛觀察看看）。當你確定右眼看不到書頁號碼，但是左眼可以之後，你就利用雙眼同時進行觀察。此時你是否發現，有時候你會只看到書頁號碼，但是過了幾秒後，你卻只能看見大拇指，並且兩種狀態會持續輪轉。偶爾有些時候，你可能也可以同時看到書頁號碼和大拇指。這就是雙眼競爭現象。

現代實驗心理學家進一步發現，即使其中一隻眼睛中的內容沒有被意識到，大腦仍會處理這隻眼睛接收的內容資訊。而我在麻省理工學院進行的一項功能性磁振造影實驗中，更進一步發現了可以預測雙眼競爭結果的神經活動。在這項實驗裡，我們讓受試者的兩眼分別觀看不同的視覺刺激（其中一眼觀看臉孔、另一眼觀看風景），然後要求他們回報自己是否看到臉孔。結果發現梭狀臉區（fusiform face area，對臉孔特別有反應的腦區）在視覺刺激出現前兩秒鐘的神經反應，就已經可以預測受試者是否會看見臉孔。換句話說，在受試者尚未見到任何視覺刺激之前，我們就可以觀察到梭狀臉區裡有一些雜訊般的神經反應，而這些反應似乎可以影響受試者兩秒鐘後的行為反應。

另外，我目前在杜克－新加坡國立大學醫學院的腦與意識實驗室也透過功能性磁振造影發現，在受試者做出高階行為決策的數秒鐘前，腦部某些特定區域的活動也可以預測受試者的決定。在其中一個實驗中，我們讓受試者看許多圖畫、並一張張詢問他們是否喜歡，結果發現，在受試者看到圖畫的數秒鐘前，大腦前額葉的神經活動可以成功預測他們是否會表示喜歡。

在另一個功能性磁振造影實驗中，我和來自台灣的黃瑜峰博士合作，讓受試者進行賭博遊戲，每一局遊戲中都會提供兩種選項，其中一個低風險選項是 100 ％會獲得某個數量的金錢（例如有 100 ％的機率獲得四元），另一個高風險選項則是有較低的機率獲得較高的金錢（例如有 50 ％的機率獲得八元和 50 ％的機率獲得零元）。我們把兩個選項的獲得金錢期望值設定得非常相近，並要求受試者在兩秒鐘之內做出選擇。

結果發現， 在受試者看到選項的數秒鐘之前， 大腦左側伏隔核（nucleu saccumbens）和額葉中迴（medial frontal gyrus）的神經活動也可以成功預測他們是否會選擇風險較高或較低的選項。

這些發現聽起來很神奇，但是讀者們別把它們和心電感應之類的發現搞混了。我們的發現並不是心電感應、也不是所謂的特異功能。我們的發現只是顯示出，人類的行為決策似乎會受到大腦中許多無意識訊息或雜訊的影響。只要透過儀器找出這些關鍵的訊息或雜訊，我們就有可能可以藉此預測人的決策。

本文摘自《大腦簡史：生物經過四十億年的演化，大腦是否已經超脫自私基因的掌控？》，貓頭鷹出版。