積「針」成「岩」–軟珊瑚也能造出硬岩礁

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！

文／戴昌鳳｜台灣大學海洋研究所教授

大陸漁船在東沙大量採撈珊瑚、魚貝類和海龜的事件，再度讓珊瑚是否應禁止採捕成為關注焦點；另一方面，臺灣的珊瑚漁業也是眾人關心的議題。這兩件事看起來相似，事實上卻大不相同。前者採撈的是生長在淺海珊瑚，包括造礁珊瑚和紅扇珊瑚；後者則是生長在深海的寶石珊瑚；兩者的物種、價格、生態環境和採撈方法都大不相同。

珊瑚泛指會堆積碳酸鈣骨骼或骨針的刺細胞動物，包括水螅珊瑚、六放珊瑚和八放珊瑚等三大類，其中，水螅珊瑚的珊瑚蟲個體很小，呈細毛狀，觸手不明顯，而且種類較少；六放和八放珊瑚則是珊瑚類的大宗，牠們的珊瑚蟲和觸手都比較明顯，區別在於六放珊瑚的觸手是六的倍數，八放珊瑚則剛好八隻。在地理分布上，兩者從熱帶到寒帶、從淺海到深海都有分布，而以熱帶淺海的種類最多，最密集。當許多珊瑚的鈣質骨骼聚集和膠結在一起，形成堅固的立體結構，可以抵抗波浪，也可以讓許多生物居住或當作避難所，就成為珊瑚礁。 珊瑚礁是海洋中的綠洲，也是生機旺盛的海洋生態系，至少有數萬種生物依賴珊瑚礁生存，因此被認為是全球海洋保育的焦點。

造礁珊瑚多分布於淺海  但深海珊瑚也會造礁

珊瑚礁主要分布在熱帶至亞熱帶淺海；由於造礁珊瑚體內有共生藻，需要充足的陽光來行光合作用，以支持牠們的生長和造礁，因此幾乎都生長在水深 50 公尺以淺的海域。這些造礁珊瑚以六放珊瑚為主，牠們生長快，一年可生長數公分以上；八放珊瑚雖然也是淺海珊瑚礁的主要成員，但只有少數種類具有造礁功能，包括藍珊瑚、笙珊瑚和一些指形軟珊瑚等。

深海珊瑚是指分布在水深 50 公尺以深海底的珊瑚，包含六放和八放珊瑚種類；這些珊瑚體內沒有共生藻，完全仰賴捕食浮游動物或有機顆粒維生；牠們的生長緩慢，通常一年只長 1~2 公釐，因此長期以來被認為不會造礁，無重要生態功能；但是近二十年來，許多先進國家的深海探測都發現這些深海珊瑚可形成大型礁體，構成生物多樣性豐富的深海生態系，而且是許多海洋生物和漁業資源生存繁衍的關鍵棲地。這種深海珊瑚礁在大西洋、太平洋和印度洋都有發現，由於這些生態系普遍受到拖網漁業和環境污染的衝擊，因此受到廣泛重視，目前多處已被劃設為海洋保護區。

寶石珊瑚美麗的代價

深海珊瑚中最受矚目的就是寶石珊瑚。廣義上，任何可被當作珠寶販售的珊瑚，包括黑珊瑚、竹珊瑚，都可算是寶石珊瑚；狹義上則專指八放珊瑚亞綱的紅珊瑚科（Coralliidae）成員，牠們的價值高，也是珊瑚漁業的主要目標物種。紅珊瑚科全球共有 40 餘種，牠們通常生長在水深 100~2000 公尺之間的深海，只有分布在地中海的紅珊瑚（Corallium rubrum）可在水深僅 10 公尺的淺海發現；由於較易採集，早在二千年前就有地中海漁民採集紅珊瑚，當做珠寶販售的紀錄，這就是珊瑚漁業的起源。早期地中海的紅珊瑚經由絲路傳入中國，也經由海上貿易傳入印度和日本。此時期的寶石珊瑚由於產量稀少，而且是舶來品，價格非常昂貴。珊瑚被列為佛教七寶之一，代表佛祖化身；隨著佛教盛行，珊瑚在中國、日本和西藏都被當作寶物，代表財富與身分地位的象徵。

東亞的紅珊瑚採集顯然起步較晚。日本在 1870 年代發現琉球群島海底生產寶石珊瑚，於是發展出「纏繞網」來採撈這些深海紅珊瑚。這種網具使用石塊當作重錘，用來打落珊瑚，然後利用附掛的網子把珊瑚撈上來；當珊瑚漁船到達預定漁場，就放下網具，讓它隨海流漂動而打落、纏繞和採撈附著在海底山表面的珊瑚。這種漁法雖然不像拖網具有強大的破壞力，但是對於生長在底質表面的珊瑚和其他生物來說，仍然會造成嚴重的傷害；更何況這些珊瑚的生長速率緩慢，被開採過的漁場，往往需要很長時間才可復原。也正因為如此，每個新開發的珊瑚漁場都只有短暫的榮景，當產量大幅下降，就必須尋覓開拓新漁場。

日本珊瑚漁船沿著琉球島弧往南開拓漁場，1923 年在臺灣北部彭佳嶼海域發現寶石珊瑚，引進纏繞網採撈珊瑚，也開啟了臺灣的珊瑚漁業。初期以臺灣東北部和北部的海底山為漁場，並以南方澳為主要基地；然而榮景只維持數年，產量就銳減，於是再往南尋找新漁場；1934 年在澎湖海域發現有寶石珊瑚分布，又啟動澎湖南方的珊瑚漁業。

日治時期的臺灣珊瑚漁業，幾乎都掌握在日本人手中。二次大戰後，隨著日人撤離，臺灣珊瑚漁業曾經一度沉寂，其後藉著與日本人合作才逐漸恢復榮景，並且靠著臺灣漁民的勤奮和打拼精神，於 1960 至 70 年代達到生產高峰，珊瑚藝品加工技術也更為精進，建立臺灣為「珊瑚王國」的美譽。此時臺灣珊瑚漁船的採撈海域已經往南拓展到南海的東沙島附近。但是沒多久，珊瑚生產再度面臨困境，於是積極向外尋找拓展漁場的機會。

1980 年代，臺灣珊瑚漁船在夏威夷群島西北方的中途島和天皇海山鏈（Emperor Seamounts）發現豐富的寶石珊瑚資源，吸引大批漁船前往採撈，於是產量大增。根據聯合國世界糧農組織（FAO）的統計資料，臺灣珊瑚漁業在 1984 至 1986 年間的年產量都超過 350 公噸，產量大反而導致價格暴跌，其後隨著資源減少和美國政府的管制措施，產量在 1988 年之後就大幅滑落。其後，臺灣寶石珊瑚年產量大多低於 10 公噸，資源枯竭的警訊早已顯現。

國際上，自 2007 年起，美國和歐盟數度提議將寶石珊瑚列入華盛頓公約（CITES）二級保育物種，但是都被其他國家代表提出質疑，由於缺乏具體基礎資料而未能通過；然而，隨著國際海洋保育意識升高，資料逐漸累積，寶石珊瑚被列為保育物種應是遲早的事。原本我國漁業署也有意藉著珊瑚漁船逐漸汰舊不換新的方式，讓珊瑚漁業逐漸走入歷史。

停止開採 寶石珊瑚才有重新生長的機會

但是在近年兩岸三通之後，由於寶石珊瑚深受中國大陸遊客喜愛而價格飛漲，自 2009 年以來，五年之間就飆漲約十倍。面對龐大的經濟利益和漁民請求，農委會漁業署改採開放登記及嚴審嚴管政策，於 2009 年訂定「漁船兼營珊瑚漁業管理辦法」，規定每艘漁船每年限捕 200 公斤，並限制在臺灣經濟海域內的五處漁區作業，作業時應開啟船位回報器，並填報漁撈日誌。雖然漁業署訂定的年總採撈量為六公噸，但是實際採撈量僅約三公噸；而且所採得的珊瑚中，90% 以上是「蟲枝」，也就是在海底死亡已久，被許多鑽孔生物蛀洞的分枝；其次是枯枝，即死珊瑚分枝；只有不到 2% 屬於活枝。從這些採撈記錄就可看出深海寶石珊瑚資源枯竭的慘狀，已經不是嚴格管理可以挽救，更不用談永續利用。

挽救深海寶石珊瑚資源的唯一途徑，其實就是停止採撈，讓牠們有重新生長和復育的機會；即使如此，恐怕也需數十年或百年以上時間，資源才會有些起色。但是在產業界每年高達百億的經濟利益和上萬從業人員可能失業的壓力之下，漁政官員無人願意承擔停止寶石珊瑚採撈的風險，最終結局可能是產業和資源兩敗俱傷。當海底的寶石珊瑚資源完全枯竭，珊瑚產業又將如何延續？

寶石珊瑚產業的解決方案也許是替代商品。寶石珊瑚的成分說穿了就是碳酸鈣和角質素（或稱珊瑚素），以現代科技生產人造珊瑚，其實並非難事；事實上，現今市場上販售的寶石珊瑚多有贗品，真假已難區分；如果利用工業生產而使寶石珊瑚回歸合理價格，並使深海珊瑚生態獲得生息和復原機會，應該是最佳方案。

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