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《參加陳王平樂觀之宴後,多久可以自駕回家?》——2019數感盃 / 國中組專題報導類銀獎

數感實驗室_96
・2019/05/18 ・1859字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 576 ・九年級

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 2019數感盃青少年寫作競賽 / 國中組專題報導類銀獎 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:徐綺若、徐啓軒/臺中市立崇倫國民中學
圖/Image by Alexas_Fotos from Pixabay

詩仙李白〈將進酒〉一句「昔時陳王宴平樂,斗酒十千恣歡謔」讓曹植〈名都篇〉這場「名都多妖女,京洛出少年」的豪門飲宴被千古傳頌。公子華服出獵,他身手矯健得眾人喝采,於是在平樂觀設宴招待眾人。這些貴族世家的公子們,飲宴、餐食都十分濶氣。

「歸來宴平樂,美酒鬥十千。膾鯉臇胎鰕,炮鱉炙熊蹯」一斗美酒值十千也不吝惜,細切鯉魚烹煮蝦羹,爆炒甲魚再燒烤熊掌。若有機會,我們參加陳王曹植的平樂觀之宴,跟大家大口喝酒、吃美食後,體內酒精多久可以完全代謝?何時可以自駕回家呢?

首先,我們必需知道盛酒器皿古今異制,換算下來,漢代 1 升不足現代 0.3 升(300ml)。一般熱炒海產的啤酒杯容量 200 ml、小罐台啤易開罐 330 ml。古代中國,10 合為 1  升,10 升為 1 斗。漢代所謂 1 斗酒,充其量也就現代的 3 升(3000ml)。

古今的酒是不一樣的,按古代的釀酒技術推估,元代以前的酒大多只是「10 度以下」的米酒,酒精濃度並不高。漢代1斗酒換算成現代的啤酒(酒精濃度5%),酒精總量大約相當於 18.18 罐 330 ml 易開罐啤酒;若威士忌、伏特加(以傳統酒精濃度 40%計算)則大約是 750ml。

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細切鯉魚烹煮蝦羹、燒烤熊掌如果加了酒去除腥味、增加風味,在料理後,還是會有酒精殘留。雖然經過滾煮,會有部分酒精揮發,但並不是一般人所認知的「滾一下,酒精就沒了!」酒精含量、烹煮方式、烹煮時間都得列入考量。

高雄馨蕙馨醫院婦產科主治醫師曾翌捷指出「雖然經過滾煮,會有部分酒精揮發,但是殘留的酒精量仍然不可輕忽。據統計,酒精經過不同的烹調方式,最後殘留的比例最高可達 75% ,如食材加酒點燃( Flambe );即便是經過持續燉煮 2 小時,殘留比例仍可達 5% 。」所以,即使是 500ml 的半酒料理(250ml 紅標酒精濃度19.5%料理米酒、250ml 水),未烹煮前這一份半酒料理的酒精濃度是9.75%,經過持續燉煮2 小時,還是殘留近0.5%(0.4875%)、
2.5ml 的酒精。若全酒烹煮的料理酒精度與量更要加倍。

平時,我們使用的飯碗其液體容量大約 200 ml,喝 2 碗持續燉煮2 小時的半酒料理,血液中會有約2ml 的酒精量(約喝了40ml 的啤酒),若是全酒酒烹煮的料理會有4ml 的酒精(約喝了80ml 的啤酒)。開車的朋友需注意,食用含酒料理後,也需等酒精代謝後,才可以開車,否則一樣構成酒駕。

若「未」經過「持續燉煮」2 小時,酒精殘留濃度更高,例如食材加酒點燃的酒精殘留比例可達 75%。推估法式料理以一口杯(30ml)裝紅酒(酒精濃度12%)淋在牛肉上、或是創意料理以一口杯裝紅酒淋在冰淇淋上,並以火炙燒,其75%的酒精殘留,表示內含有還有 2.7ml的酒精(約喝了 54ml 的啤酒)。

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假如我們有機會參加陳王曹植的平樂觀之宴,痛快喝了 5 碗當時技術釀的酒、喝了 2 碗持續燉煮 2 小時的半酒蝦羹、再吃一份淋上 30ml 米酒炙燒的烤熊掌,體內酒精代謝情況如下。

飲酒量計算公式為「喝下酒量 ×(酒精度數/100)×0.8(酒精比重)=酒精攝取量(酒精重量)」5 碗(共1000ml)精濃度 10% 的酒換算酒精攝取量是 80 公克。持續燉煮2 小時的半酒蝦羹酒精濃度為原來 5% 的5%,即 0.25%,2 碗半酒蝦羹(共 400ml)換算酒精攝取量是0.8 公克。

淋了 30ml 米酒炙燒的烤熊掌,酒精濃度為原來 10% 的 75%,即 7.5%,1 份炙燒烤熊掌換算酒精攝取量是 1.8 公克。

喝了 5 碗當時技術釀的酒、2 碗持續燉煮 2 小時的半酒蝦羹、再吃一份淋上 30ml 米酒炙燒的烤熊掌,酒精攝取量總共達 82.6 公克。

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一般而言,人體每小時大約只能分解一個酒精單位(10 公克)。是故,在平樂觀的飲宴後,以酒精攝取總量 82.6 公克為例計算,大約需要 8 個鐘頭又 16 分鐘後酒精才會完全代謝,也才可以駕車。

當然,酒精代謝速率因人而異。人體酒精吸收速度很快,飲酒後大約 5 鐘就可以測到酒精反應,2 小時後完全吸收,但代謝速度可就沒那麼快了!為了安全,開車不喝酒!酒後不開車! 這才是王道呀!

參考資料

  1. 劉利生:《影響世界的中國元素:酒文化》,元華文創股份有限公司, 2015/07/01
  2. 曾翌捷:〈如何安全飲酒? 給準媽咪與新手媽咪的小建議〉
  3. 深圳新聞網:〈喝酒後多長時間才能開車? 喝多少酒會達到酒駕標準? 2016‐07‐18 發表于健康
  4. CSR@天下 整合傳播部企畫製作:〈你可能不知不覺成為酒駕者?秒懂酒精代謝〉
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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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