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《一目十行──正常人能辦到嗎!?》——2018數感盃 / 國中組專題報導類佳作

數感實驗室_96
・2018/04/19 ・1854字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 533 ・七年級

數感盃青少年寫作競賽」提供國中、高中職學生在培養數學素養後,一個絕佳的發揮舞台。本競賽鼓勵學生跨領域學習,運用數學知識,培養及展現邏輯思考與文字撰寫的能力,盼提升臺灣青少年科普寫作的風氣以及對數學的興趣。

本文為 2018數感盃青少年寫作競賽 / 國中組專題報導類佳作 之作品,為盡量完整呈現學生之作品樣貌,本文除首圖及標點符號、錯字之外並未進行其他大幅度編修。

  • 作者:黃勤祐、林奕綸/福和國中
圖/wikipedia

一、導讀

書是陪伴我們一生的必備良伴,書中的內容都來自先人的智慧,做人的道理、生活的常識絕大多數都得從書中汲取,這也說明了書對每一個人的一生有多重要。所以,可以推測看越多書,內在涵養越豐富。但是人的時間有限,想成為人上人,就得在最短時間看越多書,用數學角度看的話就是:時間/看書的速度=書的數目

二、速讀的起源

講到看書的速度,就不得不提到這個耳熟能詳的成語「一目十行」,一目十行的典故來自南朝梁武帝的兒子-蕭綱。據說他從小天賦異稟、聰慧過人,四歲時開始認字閱讀,且能一目十行,過目不忘。當時許多學者不信,紛紛拿來自己的文章考驗蕭綱。結果只看一眼的時間,蕭綱就能流利背出文章,順便挑出當中的錯字,頓時讓那些學者蒙羞不已。

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另一次速讀的大躍進是第二次世界大戰時,美國國防部為使軍官能有效且迅速地判斷空中快速行進的戰機標誌和各式型體,發明速視儀裝置,快速閃示視覺刺激,藉由閃示訓練,軍官可以在 1/500 秒內辨別極小的飛機圖像。閱讀學家的後續研究發現受過訓練的普通人平均可在一分鐘內閱讀 2 萬個英文單字,未受過訓練的人平均可閱讀 200 個單字,可見人類在閱讀上具有相當大的潛力。

 

三、速讀簡介

有鑑於古代毛筆字較難書寫,每行字假設約為 20 字,十行字共 200 字。而看一眼的時間假設兩到三秒好了,一般人在兩到三秒時間是否能看完兩百字都是個問題,所以我們先撇除看完得背下來的情況,先針對「速讀」方面去討論。

速讀(英語:speed reading),是快速而有效的閱讀,是一種在不影響理解和記憶的情況下,提升閱讀速率的閱讀方法。速讀的方法有很多種,例如去除默讀、還有組塊化等。(默讀: 不出聲地讀書。但腦動的比默讀快,默讀反而拖慢速度;擴大視野:讓視野擴大,藉此增加吸收的內容。)

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中文一直是公認前幾難的語言,不過在此姑且看作和英文單字一樣好閱讀,就這樣的假設看來,看一眼當作一秒,蕭綱看一眼的閱讀量一般人需要一分鐘,因此可以得出蕭綱的閱讀速度是未受訓練人的 60 倍。我們反觀現代受過訓練的人,閱讀速度約是一般人的 100 倍,由此可見現代已遠遠超過一目十行,看來人們在閱讀領域有很大的發展空間。

四、速讀實例

人們的閱讀速度到底能多快?如果以 20000字/分鐘的速率進行,假設每天撥 1 小時看書,共 60 分鐘,120 萬字,連金庸著作-倚天屠龍記(約 100 萬字),都綽綽有餘,再加上日積月累,閱讀量之大令你無法想像!

如果還無法體會的話,不要緊,從頭細算一次:有個人叫小明,從小就愛看書,10 歲開始每天看書三小時,直到 20 歲後出社會。因為工作較忙碌,但還是維持著一天 1 小時的看書時間。後來到了 70 歲退休,秉持著活到老、學到老的精神,每天閱讀 2 小時,最後 100 歲終其一生。小明熱愛看書,但一生沒經過速讀訓練、所以速率是 200字/分鐘,直到 20 歲以前的閱讀量是 200 x 60 x 3 x 365 x 10 = 131400000(1億3千1百4十萬)。
然後 20~70 歲的閱讀量是 200 x 60 x 365 x 50 = 219000000(2億1千9百萬)。
最後 70 歳~ 100 歲的閱讀量是 200 x 60 x 2 x 365 x 30 = 262800000(2億6千2百8十萬),總和是 613200000(6億1千3百2十萬),約是 613 本倚天屠龍記、208 套哈利波特、1457 本哈利波特。

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又有個人叫小美,30 歲才發現閱讀的樂趣,每天閱讀一小時,直到100歲都維持著規律的作息,特別的是,小美喜歡「工欲善其事,必先利其器」,特別去上了速讀養成班,而且成效拔尖,變成 20000字/分鐘的速讀高手。小美一生的閱讀量是 20000 x 60 x 365 x 70 = 30660000000(3百零6億6千萬)

結果來看,小美約莫是小明的 101 倍左右,但小美只花了 25550 個小時,小明花了 51100 個小時。

五、結尾

最後,結論是小明花了小美快 2 倍的時間,卻遠遠比小美少了 100 倍的閱讀量,可謂「事倍功半」,經過這個實例,了解了效率很重要,就算是一點點的差距,日積月累下也能造成巨大的改變,同時告誡我們,書本是活的,重點在於可否融會貫通,並非強硬記下的空洞知識,數學亦是如此,現代趨勢逐漸偏離「寫數學」,「生活中玩數學」將成為時代的主流。數學跟速讀一樣是一項「工具」也是一門「學問」,只要認真學習,體會當中之趣,便不再是一門學科。

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更多2018數感盃青少年寫作競賽內容,歡迎參考 2018數感盃特輯、數感實驗室官網粉絲頁喔。

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文章難易度
數感實驗室_96
76 篇文章 ・ 50 位粉絲
數感實驗室的宗旨是讓社會大眾「看見數學」。 數感實驗室於 2016 年 4 月成立 Facebook 粉絲頁,迄今超過 44,000 位粉絲追蹤。每天發布一則數學文章,內容包括介紹數學新知、生活中的數學應用、或是數學和文學、藝術等跨領域結合的議題。 詳見網站:http://numeracy.club/ 粉絲專頁:https://www.facebook.com/pg/numeracylab/

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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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