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你以為自動駕駛讓機師爽爽睡?別幻想了!──《機艙機密:空中旅行大百科》

PanSci_96
・2019/02/15 ・3349字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 538 ・八年級

聽說現代商務客機基本上可以全自動駕駛,這話的真實性多高?遠端操控無人機真的可行嗎?

自動駕駛的都市傳說:機師只是個備胎?

航空領域總是充滿了陰謀論和都市傳說,我聽得可多了。然而,最讓我錯愕的,莫過於關於自動駕駛的迷思與誇大不實的傳言:以為現代飛機是由電腦操控,機師在場只不過是當做緊要關頭時的備胎,諸如此類的想法。

我們都聽說過,在不遠的將來,機師會完全遭到淘汰。舉例而言,《連線》雜誌曾在二○一二年刊登一篇關於機械的報導,記者寫道:「自動駕駛是一種電腦裝置,能夠獨立操控一架 787,無須人力支援,但我們還是不理性地在駕駛艙塞幾個人類機師當保母,只為了以防萬一。」

圖/wikipedia

這段關於民航機師工作內容的描述,是我聽過最不經大腦、最侮辱人的話。說 787 或任何民航機「無須人力支援」就能航行、機師在場只是要當自動駕駛的「保母」,已經不只是誇飾,不只是為了文采而稍稍曲解事實,不只是「不太對」──而是大錯特錯。既然連一份口碑良好的科技雜誌都不明白這點,讓這種言論得以出版,可見這種迷思有多盛行。這種謬論一天到晚出現在媒體上,竟到了大眾視之為理所當然的地步。

媒體上經常出現對自動駕駛的謬論。圖/pixabay

你會發現,說這種荒唐論調的多半不是機師,而是新聞記者或學者(教授、研究者之類的)。管他多聰明、研究多有價值,這些人都極為不熟悉商務航空每天要面對的狀況。有些時候,機師自己也助長了這種歪風,我們之中可能有人會說:「媽啊,這架飛機根本就是自己飛了嘛。」最大的敵人往往就是自己人;我們由衷讚歎高科技工具,在對外行人解釋複雜操作步驟時,索性簡化內容,最後描繪出一幅把飛行實際情況給扭曲的誇大漫畫,同時貶低了這個職業的價值。

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自動駕駛是輔助工具,操作才是硬功夫!

高科技駕駛艙設備基本上是輔助機師,就像高科技醫療設備輔助醫生和外科醫師一樣。設備大幅提升機師的能力,但絕對不可能減少操作設備所需的經驗技巧,更遠遠談不上把經驗、技術變成沒有必要的東西。要飛機自動駕駛,差不多像是要現代手術室自動開刀。外科醫師兼作家葛文德寫過一篇文章,刊登在二○一一年某期《紐約客》雜誌:「說到醫學進步,每個人都只想到科技。可是,醫生的技術也非常重要,絲毫不輸科技。這點可以套用在各行各業上。真正造成差異的,是大家運用科技的技巧。」這話可說是一針見血。

再說,「自動化」和「自動駕駛」到底是什麼意思呢?自動駕駛就跟其他設備一樣,是供機組成員使用的工具,你還是得告訴它該做什麼、何時做、如何做。我自己比較喜歡「自動飛行系統」這個詞,因為自動駕駛綜合了好幾種不同功能,可以調整速度、推力、水平和垂直航向,要同時或獨立控制都行,這些功能全都需要組員定時輸入指令,才能妥善運作。

這些功能全都需要組員定時輸入指令,才能妥善運作。圖/wikipedia

在我開的波音飛機上,如果要設定自動爬升或下降,我可以各想出七種不同的方式,視情況判斷採用哪一種。媒體會引用所謂的專家說的「每趟航班,機師手動操作的時間大概只有九十秒」,然而這種話不但有誤,更表明說話的人根本不知道手動、自動的差別,彷彿自動操作純粹只是按下按鈕、雙手抱胸等待。

應對複雜狀況,下達成千指令

有天晚上,我搭飛機坐經濟艙,降落過程出奇平順,背後有個老兄喊道:「幹得好啊,自動駕駛! 」也許很好笑,但完全錯了,這次著陸從頭到尾是手動操作,絕大多數飛機著陸都是如此。對,大部分噴射客機都獲得認證,可以自動執行降落(用機師行話來說,這叫做「自動落地」),可是現實中極為少用,飛機降落時,採取自動控制的不到百分之一。要詳細解釋如何設定、實行自動落地,要花上好幾頁篇幅才行。總之,假如只要按個按鈕這麼簡單,我又何必每年用模擬器練習兩次,還要每隔一段時間就複習手冊上標記起來的地方。就很多層面而言,自動落地遠比手動要來得耗神。

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一趟航行中,情況時時刻刻變化,複雜、流動,絕對不是死的,所以機師必須隨時下決定,每個決策都事關重大。雖然有各式各樣的協定、檢查表、步驟,寫成白紙黑字,機組成員仍舊必須依據主觀判斷,下達成百上千個指令,譬如避開堆疊起來的積雲、解決機械問題等等,不勝枚舉。我指的是那些稀鬆平常的狀況,任何一天、任何一次飛行都會遇到,甚至多到工作飽和的程度。即使是在最最普通的情況,駕駛艙一樣會忙到讓你驚訝──而且還開著自動駕駛。

機師必須對時時變化的情況做出應對。圖/pixabay

另外一種老掉牙的言論是,駕駛艙自動化讓開飛機比以前簡單。恰恰相反,現在開飛機大概是有史以來最難。考量到現代航空所有操作相關領域(從飛行計畫、導航,再到通訊),駕駛飛機的必要知識比以往多上許多。現在,主要所需技能的確和過去不太一樣,但如果你認為某些技能比其他更重要,那你就錯了。

無人載具行不行?

你一定想指出:

可是,遠端駕駛的軍用遙控機跟無人飛行載具數量暴增,又怎麼說?這難道不是未來趨勢的預兆嗎?

這種觀點的確很誘人。這些機器設計精密,事實也證明它們很可靠──可惜程度有限。遙控飛機不像商務客機一樣載著上百名乘客,它的任務與客機大相逕庭,運作環境截然不同,若是出了差池,代價輕微得多。光是借用無人機的概念,將之擴大規模、加上幾個備用設施就想上路,這是行不通的。

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無人飛行載具離商務客機的距離還非常遙遠啊!圖/wikipedia

我很想見識看看,遠端操控無人機如果遇到引擎失效放棄起飛,接著遭遇煞車過熱輪胎起火,要怎麼迅速放棄起飛,疏散兩百五十名乘客。我很想見識看看,無人機如果在山區遇到加壓系統問題,需要改航,會怎麼排除問題。我很想見識看看,無人機要怎麼在海上穿越風暴。老天,就連最簡單的任務,我都想見識一下。每一趟航程都會發生無數大大小小的偶發事件,需要機組成員花費心神處理、憑直覺下判斷,如果你身在千里之外的地面上,要怎麼解決這些狀況,我真沒辦法想像。

即使真的要把無人飛行載具的模型應用在商務航空領域,也必須砸下大筆資本,大幅修改現行民用航空制度與基礎架構,舉凡設計一代的新飛機並進行測試、建立新的飛航管制系統,諸如此類。連無人汽車、無人火車、無人船的概念都未臻完美了,就要一下子跳到商務客機,難度和成本都會呈次方成長,即使真的成功,還是要有人遠端控制那些飛機才行。

若要將無人飛行載具的模型應用在商務航空領域,需大幅修改現行民用航空制度與基礎架構。圖/pixabay

我不是要說人類辦不到這種事,說不定有一天,我們真的可以搭無人民航機旅行,就好比我們也可能在月球上或海底建造城市。說到最後,最大的問題不在於科技是否做得到,而在於成本和實用性。離這個目標還有很長一段路要走,前提是我們真的要走這一條路。

我知道這些話聽在你聽來有什麼感覺。對你來說,我不過是個反科技分子,抗拒逐步進逼的科技,只為保住終將被時代淘汰的飯碗;正因為我是民航機機師,所以我的論據不足採信。你大可這樣想無所謂,但我可以保證,我不是過於天真,說話也完全憑良心,更不反對科技進步;我只反對過度引申科技功用的愚昧之舉,以及那些明顯曲解機師在做些什麼的言論,因為我和同事賴以維生的工作絕不是那樣。

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本文摘自《機艙機密:空中旅行大百科》,2019 年 1 月,行路出版。

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從PD-L1到CD47:癌症免疫療法進入3.5代時代
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/07/25 ・4544字 ・閱讀時間約 9 分鐘

本文與 TRPMA 台灣研發型生技新藥發展協會合作,泛科學企劃執行

如果把癌細胞比喻成身體裡的頭號通緝犯,那誰來負責逮捕?

許多人第一時間想到的,可能是化療、放療這些外來的「賞金獵人」。但其實,我們體內早就駐紮著一支最強的警察部隊「免疫系統」。

既然「免疫系統」的警力這麼堅強,為什麼癌症還是屢屢得逞?關鍵就在於:癌細胞是偽裝高手。有的會偽造「良民證」,騙過免疫系統的菁英部隊;更厲害的,甚至能直接掛上「免查通行證」,讓負責巡邏的免疫細胞直接視而不見,大搖大擺地溜過。

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過去,免疫檢查點抑制劑的問世,為癌症治療帶來突破性的進展,成功撕下癌細胞的偽裝,也讓不少患者重燃希望。不過,目前在某些癌症中,反應率仍只有兩到三成,顯示這條路還有優化的空間。

今天,我們要來聊的,就是科學家如何另闢蹊徑,找出那些連「通緝令」都發不出去的癌細胞。這個全新的免疫策略,會是破解癌症偽裝的新關鍵嗎?

科學家如何另闢蹊徑,找出那些連「通緝令」都發不出去的癌細胞。這個全新的免疫策略,會是破解癌症偽裝的新關鍵嗎?/ 圖片來源:shutterstock

免疫療法登場:從殺敵一千到精準出擊

在回答問題之前,我們先從人類對抗癌症的「治療演變」說起。

最早的「傳統化療」,就像威力強大的「七傷拳」,殺傷力高,但不分敵我,往往是殺敵一千、自損八百,副作用極大。接著出現的「標靶藥物」,則像能精準出招的「一陽指」,能直接點中癌細胞的「穴位」,大幅減少對健康細胞的傷害,副作用也小多了。但麻煩的是,癌細胞很會突變,用藥一段時間就容易產生抗藥性,這套點穴功夫也就漸漸失靈。

直到這個世紀,人類才終於領悟到:最強的武功,是驅動體內的「原力」,也就是「重新喚醒免疫系統」來對付癌症。這場關鍵轉折,也開啟了「癌症免疫療法」的新時代。

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你可能不知道,就算在健康狀態下,平均每天還是會產生數千個癌細胞。而我們之所以安然無恙,全靠體內那套日夜巡邏的「免疫監測 (immunosurveillance)」機制,看到癌細胞就立刻清除。但,癌細胞之所以難纏,就在於它會發展出各種「免疫逃脫」策略。

免疫系統中,有一批受過嚴格訓練的菁英,叫做「T細胞」,他們是執行最終擊殺任務的霹靂小組。狡猾的癌細胞為了躲過追殺,會在自己身上掛出一張「偽良民證」,這個偽裝的學名,「程序性細胞死亡蛋白配體-1 (programmed death-ligand 1, PD-L1) 」,縮寫PD-L1。

當T細胞來盤查時,T細胞身上帶有一個具備煞車功能的「讀卡機」,叫做「程序性細胞死亡蛋白受體-1 (programmed cell death protein 1, PD-1) 」,簡稱 PD-1。當癌細胞的 PD-L1 跟 T細胞的 PD-1 對上時,就等於是在說:「嘿,自己人啦!別查我」,也就是腫瘤癌細胞會表現很多可抑制免疫 T 細胞活性的分子,這些分子能通過免疫 T 細胞的檢查哨,等於是通知免疫系統無需攻擊的訊號,因此 T 細胞就真的會被唬住,轉身離開且放棄攻擊。

這種免疫系統控制的樞紐機制就稱為「免疫檢查點 (immune checkpoints)」。而我們熟知的「免疫檢查點抑制劑」,作用就像是把那張「偽良民證」直接撕掉的藥物。良民證一失效,T細胞就能識破騙局、發現這是大壞蛋,重新發動攻擊!

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狡猾的癌細胞為了躲過追殺,會在自己身上掛出一張「偽良民證」,也就是「程序性細胞死亡蛋白配體-1 (programmed death-ligand 1, 縮寫PD-L1) 」/ 圖片來源:shutterstock

目前免疫療法已成為晚期癌症患者心目中最後一根救命稻草,理由是他們的體能可能無法負荷化療帶來的副作用;標靶藥物雖然有效,不過在用藥一段期間後,終究會出現抗藥性;而「免疫檢查點抑制劑」卻有機會讓癌症獲得長期的控制。

由於免疫檢查點抑制劑是借著免疫系統的刀來殺死腫瘤,所以有著毒性較低並且治療耐受性較佳的優勢。對免疫檢查點抑制劑有治療反應的患者,也能獲得比起化療更長的存活期,以及較好的生活品質。

不過,儘管免疫檢查點抑制劑改寫了治癌戰局,這些年下來,卻仍有些問題。

CD47來救?揭開癌細胞的「免死金牌」機制

「免疫檢查點抑制劑」雖然帶來治療突破,但還是有不少挑戰。

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首先,是藥費昂貴。 雖然在台灣,健保於 2019 年後已有條件給付,但對多數人仍是沉重負擔。 第二,也是最關鍵的,單獨使用時,它的治療反應率並不高。在許多情況下,大約只有 2成到3成的患者有效。

換句話說,仍有七到八成的患者可能看不到預期的效果,而且治療反應又比較慢,必須等 2 至 3 個月才能看出端倪。對患者來說,這種「沒把握、又得等」的療程,心理壓力自然不小。

為什麼會這樣?很簡單,因為這個方法的前提是,癌細胞得用「偽良民證」這一招才有效。但如果癌細胞根本不屑玩這一套呢?

想像一下,整套免疫系統抓壞人的流程,其實是這樣運作的:當癌細胞自然死亡,或被初步攻擊後,會留下些許「屍塊渣渣」——也就是抗原。這時,體內負責巡邏兼清理的「巨噬細胞」就會出動,把這些渣渣撿起來、分析特徵。比方說,它發現犯人都戴著一頂「大草帽」。

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接著,巨噬細胞會把這個特徵,發布成「通緝令」,交給其他免疫細胞,並進一步訓練剛剛提到的菁英霹靂小組─T細胞。T細胞學會辨認「大草帽」,就能出發去精準獵殺所有戴著草帽的癌細胞。

當癌細胞死亡後,會留下「抗原」。體內的「巨噬細胞」會採集並分析這些特徵,並發布「通緝令」給其它免疫細胞,T細胞一旦學會辨識特徵,就能精準出擊,獵殺所有癌細胞。/ 圖片來源:shutterstock

而PD-1/PD-L1 的偽裝術,是發生在最後一步:T 細胞正準備動手時,癌細胞突然高喊:「我是好人啊!」,來騙過 T 細胞。

但問題若出在第一步呢?如果第一關,巡邏的警察「巨噬細胞」就完全沒有察覺這些屍塊有問題,根本沒發通緝令呢?

這正是更高竿的癌細胞採用的策略:它們在細胞表面大量表現一種叫做「 CD47 」的蛋白質。這個 CD47 分子,就像一張寫著「自己人,別吃我!」的免死金牌,它會跟巨噬細胞上的接收器─訊號調節蛋白α (Signal regulatory protein α,SIRPα) 結合。當巨噬細胞一看到這訊號,大腦就會自動判斷:「喔,這是正常細胞,跳過。」

結果會怎樣?巨噬細胞從頭到尾毫無動作,癌細胞就大搖大擺地走過警察面前,連罪犯「戴草帽」的通緝令都沒被發布,T 細胞自然也就毫無頭緒要出動!

這就是為什麼只阻斷 PD-L1 的藥物反應率有限。因為在許多案例中,癌細胞連進到「被追殺」的階段都沒有!

為了解決這個問題,科學家把目標轉向了這面「免死金牌」,開始開發能阻斷 CD47 的生物藥。但開發 CD47 藥物的這條路,可說是一波三折。

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不只精準殺敵,更不能誤傷友軍

研發抗癌新藥,就像打造一把神兵利器,太強、太弱都不行!

第一代 CD47 藥物,就是威力太強的例子。第一代藥物是強效的「單株抗體」,你可以想像是超強力膠帶,直接把癌細胞表面的「免死金牌」CD47 封死。同時,這個膠帶尾端還有一段蛋白質IgG-Fc,這段蛋白質可以和免疫細胞上的Fc受體結合。就像插上一面「快來吃我」的小旗子,吸引巨噬細胞前來吞噬。

問題來了!CD47 不只存在於癌細胞,全身上下的正常細胞,尤其是紅血球,也有 CD47 作為自我保護的訊號。結果,第一代藥物這種「見 CD47 就封」的策略,完全不分敵我,導致巨噬細胞連紅血球也一起攻擊,造成嚴重的貧血問題。

這問題影響可不小,導致一些備受矚目的藥物,例如美國製藥公司吉立亞醫藥(Gilead)的明星藥物 magrolimab,在2024年2月宣布停止開發。它原本是預期用來治療急性骨髓性白血病(AML)的單株抗體藥物。

太猛不行,那第二代藥物就改弱一點。科學家不再用強效抗體,而是改用「融合蛋白」,也就是巨噬細胞身上接收器 SIRPα 的一部分。它一樣會去佔住 CD47 的位置,但結合力比較弱,特別是跟紅血球的 CD47 結合力,只有 1% 左右,安全性明顯提升。

像是輝瑞在 2021 年就砸下 22.6 億美元,收購生技公司 Trillium Therapeutics 來開發這類藥物。Trillium 使用的是名為 TTI-621 和 TTI-622 的兩種融合蛋白,可以阻斷 CD47 的反應位置。但在輝瑞2025年4月29號公布最新的研發進度報告上,TTI-621 已經悄悄消失。已經進到二期研究的TTI-622,則是在6月29號,研究狀態被改為「已終止」。原因是「無法招募到計畫數量的受試者」。

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但第二代也有個弱點:為了安全,它對癌細胞 CD47 的結合力,也跟著變弱了,導致藥效不如預期。

於是,第三代藥物的目標誕生了:能不能打造一個只對癌細胞有超強結合力,但對紅血球幾乎沒反應的「完美武器」?

為了找出這種神兵利器,科學家們搬出了超炫的篩選工具:噬菌體(Phage),一種專門感染細菌的病毒。別緊張,不是要把病毒打進體內!而是把它當成一個龐大的「鑰匙資料庫」。

科學家可以透過基因改造,再加上AI的協助,就可以快速製造出數億、數十億種表面蛋白質結構都略有不同的噬菌體模型。然後,就開始配對流程:

  1. 先把這些長像各異的「鑰匙」全部拿去試開「紅血球」這把鎖,能打開的通通淘汰!
  2. 剩下的再去試開「癌細胞」的鎖,從中挑出結合最強、最精準的那一把「神鑰」!

接著,就是把這把「神鑰」的結構複製下來,大量生產。可能會從噬菌體上切下來,或是定序入選噬菌體的基因,找出最佳序列。再將這段序列,放入其他表達載體中,例如細菌或是哺乳動物細胞中來生產蛋白質。最後再接上一段能號召免疫系統來攻擊的「標籤蛋白 IgG-Fc」,就大功告成了!

目前這領域的領頭羊之一,是美國的 ALX Oncology,他們的產品 Evorpacept 已完成二期臨床試驗。但他們的標籤蛋白使用的是 IgG1,對巨噬細胞的吸引力較弱,需要搭配其他藥物聯合使用。

而另一個值得關注的,是總部在台北的漢康生技。他們利用噬菌體平台,從上億個可能性中,篩選出了理想的融合蛋白 HCB101。同時,他們選擇的標籤蛋白 IgG4,是巨噬細胞比較「感興趣」的類型,理論上能更有效地觸發吞噬作用。在臨床一期試驗中,就展現了單獨用藥也能讓腫瘤顯著縮小的效果以及高劑量對腫瘤產生腫瘤顯著部分縮小效果。因為它結合了前幾代藥物的優點,有人稱之為「第 3.5 代」藥物。

除此之外,還有漢康生技的FBDB平台技術,這項技術可以將多個融合蛋白「串」在一起。例如,把能攻擊 CD47、PD-L1、甚至能調整腫瘤微環境、活化巨噬細胞與T細胞的融合蛋白接在一起。讓這些武器達成 1+1+1 遠大於 3 的超倍攻擊效果,多管齊下攻擊腫瘤細胞。

結語

從撕掉「偽良民證」的 PD-L1 抑制劑,到破解「免死金牌」的 CD47 藥物,再到利用 AI 和噬菌體平台,設計出越來越精準的千里追魂香。 

對我們來說,最棒的好消息,莫過於這些免疫療法,從沒有停下改進的腳步。科學家們正一步步克服反應率不足、副作用等等的缺點。這些努力,都為癌症的「長期控制」甚至「治癒」,帶來了更多的希望。

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飛天車即將登場,科幻電影夢想成真?
PanSci_96
・2024/09/01 ・1321字 ・閱讀時間約 2 分鐘

飛天車的革命性技術:從無人機到 eVTOL

你知道嗎?今年巴黎奧運,大家終於能親眼見證那個在科幻電影中反覆出現的夢幻交通工具——飛天車。這項技術或許會改變我們的通勤方式,讓塞車成為歷史,隨時隨地想飛就飛。

德國公司 Volocopter 將在巴黎奧運期間推出空中計程車服務,來驗證飛天車的可行性。這不僅僅是技術創新,Volocopter 還強調他們的飛天車非常環保,而且噪音極低,不會像直升機那樣帶來城市上空的巨大噪音轟炸。其實,不只是 Volocopter,包括現代汽車在內的多家汽車製造商也都宣布加入這場飛天車的競賽。

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那麼,飛天車會是未來十年交通工具的主角嗎?這項技術值得投資嗎?還是僅僅是商業噱頭,實際需求並不大?如果你對這些問題感興趣,那我們就需要先了解一些背景知識。

首先,什麼是飛天車?2023 年 6 月的巴黎航空展上,Volocopter 展示了他們的成品,取名為 VoloCity。雖然名字是由「速度」(velocity)而來,但 VoloCity 其實並不是真正的車,而是一種電動垂直起降飛行器(eVTOL)。這類飛行載具更像是放大版、可以載人的多軸無人機,是私人飛機和直升機之外的另一種選擇。

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儘管 eVTOL 看起來像是大型無人機,但它可能徹底改變現有的飛行載具生態系統。傳統飛機和直升機由專業飛行器製造商生產,而 eVTOL 則結合了無人機和電動車的技術,使得更多企業可以進入這個市場,並且設計變得更加多樣化和創新。例如,奧迪和空中巴士在 2018 年推出了一款模組化概念飛天車「Pop.Up Next」,能在汽車和 eVTOL 之間自由切換。

此外,摩根士丹利預測,2040 年全球 eVTOL 市場規模將達到 1 兆美元,2050 年更會達到 9 兆美元。這些數據顯示,投資這個領域可能會是一個明智的選擇。

摩根士丹利預測,eVTOL 市場在 2050 年將達 9 兆美元。圖/envato

飛天車的噪音與環境挑戰

飛天車不僅技術上有所創新,它的噪音控制也十分值得期待。與傳統直升機相比,eVTOL 的電動系統使其運行噪音大幅降低,這也是它的一大優勢。然而,儘管如此,我們仍需關注飛天車噪音對環境和健康的影響,尤其是在城市中頻繁起降時可能帶來的問題。

至於飛天車的起降地點,現有的直升機停機坪、大型建築物或停車場的屋頂都可以被改建為 eVTOL 的起降點。一些公司甚至設計出可以在任何平坦表面起降的飛天車,真正實現了「門到門」的夢想。

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現有的直升機停機坪和屋頂可改建為 eVTOL 起降點,實現「門到門」飛行夢想。圖/envato

當然,這一切的實現還有待更多的試驗和技術驗證。目前,歐盟航空安全總署(EASA)規定,飛天車的安全標準必須與大型噴射客機相當。至於巴黎奧運期間的示範飛行,儘管目前仍在等待最終許可,但這已經是朝著飛天車商業化運營邁出的一大步。

飛天車的夢想正在逐漸成為現實,你會考慮搭乘嗎?

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獨佔先「機」?無人機如何改變全球戰爭與經濟版圖?
PanSci_96
・2024/08/26 ・2347字 ・閱讀時間約 4 分鐘

在現代戰爭中,無人機的角色越來越不可忽視。從俄烏戰爭到中東衝突,無人機已經從戰場的輔助工具,逐步成為戰術的核心力量。例如,伊朗對以色列的空襲,以及胡塞組織在紅海對美軍的攻擊,無人機的身影隨處可見。這些無人機不僅成本低廉,還具有驚人的靈活性,從偵查、干擾到實施精確打擊,它們的功能無所不包。

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舉例來說,在 2024 年 4 月伊朗對以色列的空襲中,伊朗發射了 170 架無人機與數百枚導彈。雖然以色列防空系統成功攔截了絕大部分攻擊,但一枚防空導彈的成本往往是無人機的數倍甚至數十倍。同樣的情況發生在 2023 年底,胡塞組織利用僅需 2000 美元的無人機攻擊美國驅逐艦,而美軍為了防禦,使用了造價高達 200 萬美元的標準型導彈。這些數字顯示出,在不對稱作戰中,無人機的高性價比給傳統武器帶來了巨大挑戰。

這樣的發展讓各國紛紛投入無人機技術的研發與應用,美國的「地獄計劃」(Hellscape)便是其中之一。該計劃將數千艘無人潛艇、無人水面艦和無人機投放到台灣海峽,藉此增加中國艦隊登陸台灣的難度,並將整個海峽變成「地獄」。此外,美國也在研發無人機與有人戰機的協同作戰,透過無人機在前方吸引敵方飛彈,保護戰機的安全。

台灣的無人機發展之路

那麼,台灣在這股無人機浪潮中扮演什麼角色呢?

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根據《華盛頓郵報》的報導,美軍印太司令部的新司令塞繆爾‧帕帕羅四星上將表示,美國正計畫打造「地獄計劃」,一旦中國朝台灣發動進攻,美國將派出數千艘無人潛艇、無人水面艦和無人機,封鎖台灣海峽。這樣的防禦策略突顯了無人機在現代戰爭中的關鍵地位。

儘管台灣尚未完全掌握無人機技術的核心,但政府已意識到其重要性。2023 年底,經濟部成立了無人機產業發展專案辦公室,目標是讓台灣成為「無人機民主供應鏈的亞洲中心」,並在 2030 年達到 400 億元的產值。這項計畫無疑展示出台灣在無人機產業上雄心勃勃的願景。

台灣力推無人機產業,2030 年目標 400 億元產值。圖/envato

無人機技術的核心:通訊

要掌握無人機,首先要掌握的是其通訊技術。無人機的發展歷史顯示,通訊技術的突破是其成長的關鍵之一。早期的無人機僅能進行簡單的視距內操作(VLOS),但隨著科技的進步,現在的無人機已經可以進行超視距操作(BVLOS),這大大提升了它們的戰術應用範圍。

大疆是中國無人機技術的領導者,其發展的 2.4G 高清圖傳影像系統「Lightbridge」便是無人機技術的重大突破。這一系統能夠將無人機拍攝的畫面即時傳回給操作員,並維持一定的解析度與低延遲。這意味著無人機不再僅僅依賴肉眼操控,而是能夠進行更遠距離、更精確的任務。

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然而,2.4GHz 的頻段雖然穿透力強,但也面臨頻率擁擠的問題,容易受到干擾。為了解決這個問題,現代無人機開始使用 5.8GHz 頻段。這一頻段雖然傳輸距離較短,但資料傳輸速度更快,抗干擾能力也更強。在這兩個頻段之間,大疆開發的 OcuSync 2.0 技術能夠自動切換,確保始終使用最佳的訊號頻段,提供穩定的飛行控制和圖像傳輸。

這些技術上的突破使得無人機在戰場上變得越來越不可或缺。例如,無人機不僅能進行偵查和打擊,還可以通過蜂群技術同時發動多點攻擊,擾亂敵方的防空系統。無人機之間的通訊技術也發展迅速,無論是表演性的燈光秀,還是軍事上的蜂群作戰,無人機都展現出極大的應用潛力。

反無人機系統的崛起

無人機的迅速發展同樣引發了反制無人機技術的需求。反無人機系統(C-UAS)大致可分為兩種類型:軟殺與硬殺。軟殺主要是針對無人機的通訊進行干擾,利用無線電干擾槍發射強大訊號覆蓋 2.4GHz 和 5.8GHz 頻段,使無人機失去控制。而硬殺則是直接摧毀無人機,例如使用火力攻擊或網子捕捉。

以色列本古里安大學的教授格拉‧維斯提出了一個新的思路:透過無人機的飛行軌跡來追蹤操作員的位置。由於無人機的動作會隨著通訊信號的強弱變化,這些變化可以用深度學習模型來分析,從而反推出操作者的位置。這一技術目前的準確率已經達到 78%。

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此外,美國的軍工企業開發了一款名為「路跑者 M」(Roadrunner-M)的自殺無人機。這款無人機不僅能像飛彈一樣追蹤目標,還能在完成任務後自動返航進行回收,降低了作戰成本。

台灣無人機產業的未來

台灣無人機具潛力,兼具軍事與災害通訊用途。圖/envato

儘管台灣無人機產業的起步較晚,但政府和產業界已經意識到其巨大的潛力。無人機不僅僅是一種武器,它還可以成為通訊網路的關鍵節點。例如,雷虎科技的 T-400 無人機不僅用於軍事,也正與中華電信合作,將無人機作為訊號中繼站,在災害發生時提供通訊支持。

隨著 5G、B5G 及 6G 的發展,無人機將成為未來通訊基礎設施的重要組成部分。台灣無人機產業的發展不僅關係到國家安全,更涉及到未來的數位基礎建設。無論是在軍事還是民用領域,無人機的應用將越來越廣泛,未來有望成為台灣科技產業的一個重要支柱。

總而言之,無人機技術正在改變戰場生態,而台灣也正在積極參與這場技術革命。隨著更多資源的投入,台灣有機會在全球無人機市場中佔有一席之地。無人機的發展並不僅僅是一場技術競賽,還是一場關乎國家安全與經濟未來的戰略賽跑。

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