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全球資訊網從此誕生──柏納-李生日 │ 科學史上的今天:06/08

張瑞棋_96
・2015/06/08 ・1072字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 544 ・八年級

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Photo Credits: Pixel y Dixel license

1968 年,英格巴特(Douglas C. Engelbart)在如今稱為「所有演示之母」的會場上演示了滑鼠、視窗、網路與超文本(Hypertext),但那畢竟只是描繪未來的「概念機」。必須再等二十年,英國電腦科學家柏納-李(Tim Berners-Lee, 1955-)才真正實現了這個「未來」。

柏納-李於 1980 年承接了 CERN(歐洲核子研究組織)的軟體外包專案。此時學者們已經可以透過網路互相傳遞郵件與檔案,不過要在電腦內的大量資料中找到關聯性的資料仍是件苦差事。他在半年內開發了一套以超文本技術為基礎的搜尋程式,讓科學家可以輕易地從文件中的一個章節跳到另一個章節,或是跳到同一個資料庫內的另一個檔案。

不過隨著 CERN 的規模日益擴大,研究員、電腦與檔案的數量也愈來愈多,當初柏納-李開發的程式只能在同一個資料庫內搜尋,如今來自世界各國的科學家要尋找置於它處的資料,或彼此交換實驗數據都非常麻煩又曠日廢時。柏納-李於 1984 年以正式員工的身分重返 CERN 之後,就一直思索解決之道,後來他注意到逐漸興起的網路或許就是答案!

1989 年 3 月,他終於提出初步構想:以他開發的搜尋程式為基礎,結合傳輸控制協定(TCP)、網域名稱系統(DNS)等現成的網路標準,就可以在所有連上網路的電腦間快速搜尋並傳遞資料。這就是全球資訊網WWW(World Wide Web)的藍圖。

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在得到主管的支持後,柏納-李開始著手製作所需的要件。隔年他寫出傳輸網頁的語言 HTTP 與描述網頁內容的語言 HTML、定義 URI 網址結構(日後他承認雙斜線實無必要),並且示範製作了世上第一個網頁瀏覽器與第一台網頁伺服器。

1992年 CERN 同意柏納-李的請求,將 WWW 相關的智慧財產權當成一般公共財對外公布,讓世人都可免費使用,無須支付任何權利金;而這正是 internet 可以迅速普及、蓬勃發展的關鍵。當網路上的資訊從純文字擴充為圖文並茂的豐富內容,當這一切都免費垂手可得,internet 才真正開始加速成長,深入滲透到社會各個層面,成為現代人生活不可或缺的一部份。而這都要歸功於柏納-李的發明與慷慨。

對照後來多少人因為網路成為鉅富,更顯得柏納-李放棄專利的難能可貴。他獲得無數表彰,但始終拒絕各種商業利益的誘惑。目前柏納-李仍在許多非營利組織但任要職,為 internet 的獨立性與普及化而努力。

 

 

本文同時收錄於《科學史上的今天:歷史的瞬間,改變世界的起點》,由究竟出版社出版。

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張瑞棋_96
423 篇文章 ・ 1030 位粉絲
1987年清華大學工業工程系畢業,1992年取得美國西北大學工業工程碩士。浮沉科技業近二十載後,退休賦閒在家,當了中年大叔才開始寫作,成為泛科學專欄作者。著有《科學史上的今天》一書;個人臉書粉絲頁《科學棋談》。

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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

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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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網址最後為什麼都長一樣?你必須知道的「頂級域」知識
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2020/12/22 ・2936字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 480 ・五年級

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  • 作者/曹盛威

2018年,一位國外網友買下「playdiablo4.com」的網址導流到另一款遊戲「流亡黯道」的官網,來表達對於暴雪推出「暗黑破壞神手機版」的不滿,之後,網友收到了暴雪公司的律師函,希望他能轉讓這個網址。

網友的行為,跟俗稱的「網路蟑螂」十分類似。網路蟑螂會先買走大企業可能用到的網址,並以高價賣給大企業獲利,例如:暴雪公司很可能會開發「暗黑破壞神4」,這時網友購買的「playdiablo4.com」網址,可能會誤導使用者進入不正確的網站,而暴雪為了解決這個問題,可能要花一筆不小的費用,才能買回網址的所有權。

而網路蟑螂之所以存在,有很大的原因是網址的最後都長得差不多(.com或是.tw),這些相同的部分稱為「頂級域名」,他們種類數量稀少且不能隨意更動,這讓網路蟑螂只要知道新產品或公司名稱,就能搶先註冊網址再轉賣。

不過,為什麼會有「頂級域名」呢?這就要從網路連線的規則開始說起了。

 

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你的電腦其實看不懂網址 

一天,身為資訊管理(MIS)工程師的小華,被老闆叫過去問話:「小華,我們幹嘛要買網址阿?不買網址難道客戶就不能連上我們的網站嗎?」

「其實客戶還是能連到我們的網站,只是他們必須記下主機的 IP。」小華解釋電腦連線是用 IP,所以沒有網址也沒有問題。而這些網址的正確名稱應該叫「網域名」(Domain Name, DN),當初會有網域名出現,是因為人們不善長記憶 IP 數字串,才用了一段好記憶的文字串來代表 IP。

「好吧,我知道為什麼會有『網域名』,但這樣說我們應該能買斷網域名阿,為什麼每年還要付錢才能使用?」老闆忿忿不平地說。

「老闆,我們公司不是每年都要買黃頁(電話簿)的版面?」

「當然!不然客戶怎麼找到我們的電話號碼?」小華順著老闆的話解釋,「只認得 IP 的電腦,也需要有專用的『電話簿』才能透過網域名找到 IP 連線到網站,這個專用的『電話簿』,我們稱為『網域名伺服器(Domain Name Service, DNS)』,而我們持續付費的原因,是在買 DNS 的紀錄服務,跟每年要買黃頁類似。」

老闆聽完茅塞頓開,隨口又問:「那這樣的話,我的網域應該可以隨便取名阿,為什麼大家後面都長得差不多。」

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「後面這些長得差不多的叫『頂級域名』,有點像是商號後面的『股份有限公司』。」小華說,這些『頂記域名』是不能隨便亂改的,是代表「最高層級的網域名伺服器」在什麼地方,或是由誰負責管理的,而且頂級域名一定要放在最後面。以「example.com.tw」為例,電腦會先去找頂級域「.tw」的 DNS 伺服器,再找到「.com.tw」的次級域 DNS 位置,最後由「.com.tw」找到「example.com.tw」的正確 IP。

 

有多少種頂級域? 

「小華,『頂級域名』不只一種對吧?我看到有的結尾是.tw,有的是.com。」

「是的,頂級域名大致上可以分成四類,分別是通用頂級域 (gTLD)、國家頂級域 (ccTLD)、地區頂級域 (GeoTLD) 與新通用頂級域 (new gTLD),所有的頂級域皆由「網際網路名稱與數字位址分配機構 (ICANN)」管理。」

  • 通用頂級域:是指由 ICANN 旗下的網際網路號碼管理局 (IANA) 直接管理的頂級域,最初創立時是依照用途進行區分,期待能讓使用者看見頂級域名,就能辨認出網站內容或內容來源。
通用頂級域名用途
.com商業機構;現無限制
.edu供教育機構使用
.gov供美國政府的聯邦、州及地方各級部門使用
.mil供美國軍事機構使用
.net原供網絡服務供應商使用;現無限制
.org原供不屬於其他通用頂級域類別的組織使用;現無限制
  • 國家頂級域:以國家名稱做為頂級域名,常見.tw就是其中一種。
  • 地區頂級域:以地理位置或地緣關係做為頂級域名,目前有 .london、.paris、.africa 等。
  • 新通用頂級域:由於網路上的內容越來越多元,原本的通用頂級域已經沒辦法辨識網站內容或內容來源的責任,因此 ICANN 開放更多的頂級域名來完善。

此外,ICANN 也為了應對更多頂級域的識別需求,在 2012 年開始提供「新頂級域」的申請,也可以申請以商號為名的頂級域,像是 Sony 公司就以自己的商號申請了 .sony 的新頂級域,譬如消費者如果想知道 Sony 人工智能方面的資訊,可以直接訪問 ai.sony 品牌頂級域 。

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確保安全,增加識別——申請屬於自己的品牌新頂級域

「為什麼 Sony 要申請自己的新頂級域阿?有什麼好處嗎?」

「當然有好處啦!」在查詢 DNS 伺服器的過程中,資料必須經過不同的伺服器,才能到達公司網站,現在從查詢的入口——「頂級域」就是專屬於我們公司的,除了從源頭確保資料傳輸的安全,也能避免網路蟑螂搶先註冊網域,或是詐騙公司運用類似的網域讓客戶誤以為是我們提供的內容。

此外,原始頂級域的用途是為了讓人更能識別網站目的,當公司擁有自己的品牌頂級域後,也能讓客戶明確知道網站是由公司管理的,能有效提升網站與品牌識別度。

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臺灣百大品牌企業有使用新頂級域嗎?

就在今年,臺灣唯一統籌新頂級域名註冊的非營利組織——TWNIC,針對臺灣百大品牌企業使用頂級域的狀況做了調查。

調查結果發現,有一半的企業曾經遇到域名搶註,雖然域名搶註可透過申請企業品牌的新頂級域解決,但也有超過一半以上的企業並不曉得有新頂級域名可以申請。目前,臺灣百大品牌企業在考量頂級域時,仍然是以傳統的「.com」與「.tw」為主。

不過,臺灣百大品牌企業,在使用「新頂級域」的類型數量上,已經超過其他頂級域的數量了!雖然並非企業第一考量的頂級域,但新頂級域正逐漸進入到各大企業。

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在告知各大企業能夠申請屬於自己企業品牌的新頂級域後,大部分對於申請企業品牌的新頂級域意願極高,雖然目前還不盛行,但在新頂級域的推廣與申請機制完善的未來,屬於自己品牌的新頂級域將會是企業的首選。

上述內容僅是 TWNIC 研究的冰山一角!對研究或「新頂級域」有興趣的話,歡迎到「從頂級域名探討我國在數位品牌識別」獲得更多詳細資訊!

 

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全球資訊網 World Wide Web 由此誕生! │ 科學史上的今天:3/12
張瑞棋_96
・2019/03/12 ・1275字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 547 ・八年級

編按:全球資訊網(World Wide Web)的誕生源自於英國電腦科學家柏納-李(Tim Berners-Lee, 1955-)在歐洲核子研究組織 ( European Organization for Nuclear Research, CERN )發展的資訊分散式傳輸協定,當時這套系統只是為了要供應高能物理研究室之間使用。
然後,他便逐步改變了世界。讓在全球資訊網發明30週年的現在,一起來看看他是怎麼誕生的吧!

1968 年,英格巴特(Douglas C. Engelbart)在如今稱為「所有演示之母」的會場上演示了滑鼠、視窗、網路與超文本(Hypertext),但那畢竟只是描繪未來的「概念機」。必須再等二十年,英國電腦科學家柏納-李(Tim Berners-Lee, 1955-)才真正實現了這個「未來」。

Photo Credits: Pixel y Dixel license

柏納-李於 1980 年承接了歐洲核子研究組織 ( European Organization for Nuclear Research, CERN )的軟體外包專案。此時學者們已經可以透過網路互相傳遞郵件與檔案,不過要在電腦內的大量資料中找到關聯性的資料仍是件苦差事。他在半年內開發了一套以超文本技術為基礎的搜尋程式,讓科學家可以輕易地從文件中的一個章節跳到另一個章節,或是跳到同一個資料庫內的另一個檔案。

不過隨著 CERN 的規模日益擴大,研究員、電腦與檔案的數量也愈來愈多,當初柏納-李開發的程式只能在同一個資料庫內搜尋,如今來自世界各國的科學家要尋找置於它處的資料,或彼此交換實驗數據都非常麻煩又曠日廢時。柏納-李於 1984 年以正式員工的身分重返 CERN 之後,就一直思索解決之道,後來他注意到逐漸興起的網路或許就是答案!

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1989 年 3 月12日,他終於提出初步構想:以他開發的搜尋程式為基礎,結合傳輸控制協定(TCP)、網域名稱系統(DNS)等現成的網路標準,就可以在所有連上網路的電腦間快速搜尋並傳遞資料。這就是全球資訊網WWW(World Wide Web)的藍圖。

在得到主管的支持後,柏納-李開始著手製作所需的要件。隔年他寫出傳輸網頁的語言 HTTP 與描述網頁內容的語言 HTML、定義 URI 網址結構(日後他承認雙斜線實無必要),並且示範製作了世上第一個網頁瀏覽器與第一台網頁伺服器。

1992年 CERN 同意柏納-李的請求,將 WWW 相關的智慧財產權當成一般公共財對外公布,讓世人都可免費使用,無須支付任何權利金;而這正是 internet 可以迅速普及、蓬勃發展的關鍵。當網路上的資訊從純文字擴充為圖文並茂的豐富內容,當這一切都免費垂手可得,internet 才真正開始加速成長,深入滲透到社會各個層面,成為現代人生活不可或缺的一部份。而這都要歸功於柏納-李的發明與慷慨。

對照後來多少人因為網路成為鉅富,更顯得柏納-李放棄專利的難能可貴。他獲得無數表彰,但始終拒絕各種商業利益的誘惑。目前柏納-李仍在許多非營利組織但任要職,為 internet 的獨立性與普及化而努力。

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本文同時收錄於《科學史上的今天:歷史的瞬間,改變世界的起點》,原文為「全球資訊網從此誕生──柏納-李生日 │ 科學史上的今天:06/08」,由究竟出版社出版。

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423 篇文章 ・ 1030 位粉絲
1987年清華大學工業工程系畢業,1992年取得美國西北大學工業工程碩士。浮沉科技業近二十載後,退休賦閒在家,當了中年大叔才開始寫作,成為泛科學專欄作者。著有《科學史上的今天》一書;個人臉書粉絲頁《科學棋談》。