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南安小熊回家了,那「熊麻雞」去哪裡了呢?——《小熊回家:南安小熊教我們的事》

時報出版_96
・2019/07/10 ・2001字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 484 ・五年級

當代的動物保育議題,無論是棲地保育或是野生動物復育,都與人類的行為選擇息息相關。本次《我們與野生動物的距離》專題搭配本月選書《小熊回家:南安小熊教我們的事》,希望初窺這個龐大題目的一角:生而為人,遇上野生動物,我們可以做什麼?我們該怎麼做?

「熊麻雞」來了!

南安小熊安置的環境之一。source:林務局

小熊野化訓練期間,團隊除了到處擺放各式食物之外,也需要訓練牠獵捕的能力。因此,在二○一八年十二月初時,南安小熊進入森林籠舍後,特地為牠安排了第一場野放訓練――捕抓活禽。訓練捕食動物的技能,總得從簡單的開始,於是為小熊找來了一隻雞,讓牠試著進行獵捕。

在雞群中挑選了一隻活動力最弱的母雞,本想早點替牠解圍讓牠結束被同伴霸凌的生活。怎知還沒在小熊面前擺好紙箱,一不小心,雞就趁縫飛走了,求生意志堅強的雞遇上了沒有獵捕經驗的小熊,所擦撞出來的火花竟是──雞飛也似地逃亡了,而小熊竟然也沒有太大的反應。從此這雞就「銷聲匿雞」了。直到一個月後,牠敗部逆轉,且彷彿重生般地登場,在小熊吃飯時悠悠地從旁出場。有別於昔日凌亂微禿,今日已換上一席亮麗的羽衣,並帶著自信的步伐,不急不慌地在小熊旁邊啄食,令人驚訝不已呀!

南安小熊與熊麻雞。圖/時報出版

在雞消失的近一個月期間,團隊後來還給了小熊第二隻雞練習,小熊成功獵食活禽。野訓團隊因此幫這隻存活下來的雞取名為「熊麻雞」(熊麻吉),牠不僅逃過了熊口,還跟小熊有著微妙的關係,這是大家始料未及的。甚至後來小熊還獵捕了第三隻雞,看來真是獨厚「熊麻雞」。

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我們以為這隻雞遲早會成為小熊的盤中飧,但是這隻雞卻日漸豐滿、羽毛光澤亮麗的好好和小熊相處在一個林子中,打破了團隊所有人的想像。每天到了小熊進食時間,只見這位小「閨密」就默默地跟在小熊後面,當小熊拿起植物、漿果狼吞虎嚥,雞就在小熊的下方啄食從小熊嘴邊落下的果實和碎屑。小熊偶爾也會做做樣子驅趕這陰魂不散的跟屁蟲,但雞總能精明地躲開揮過來的熊掌,並耐心地等待小熊自餐桌「離席」,隨即補位啄食掉落一地的碎屑。

這樣看似突破大眾認知的「相處方式」,或許並非不可能。熊是獨居動物,且極度「明哲保身」,通常在非必要的情況之下都不希望發生爭執,甚至大打出手。在食物充足的狀況之下,只要每一隻熊都覺得自己可以飽食,和其他競爭者在同一空間進食並非不可能。因此,在美洲,我們也可以看見一整群的棕熊排排站在河中央,相安無事地一同捕食鮭魚的畫面。小熊在食物供應無虞下,小熊獵捕的動機可能變低。那些食物碎屑對小熊來說,根本不看在眼裡,小雞的存在對小熊自然也沒太大威脅性。由此可見,小熊之所以對「熊麻雞」的行為視若無睹,或許是在驅趕雞的體力以及犧牲掉落碎屑食物的權衡之下,似乎不怎麼划算,因此小熊便懶得去管「熊麻雞」了。

圖/pixabay

但「熊麻雞」偶爾也會觸發小熊的警戒心,事情發生在小熊進行獵捕訓練後,這次的獵物──小豬仔,就沒有這隻雞這樣的好運。豐盛的豬肉大餐,小熊只吃了一半,另一半被小熊帶回了牠的遊戲場。邊玩邊舔,並將豬排枕在頭下,就這樣睡去。此時「熊麻雞」愣頭愣腦地靠近小熊,認為會像平常一樣沒事,但不料小熊此時卻警鈴大作,直接坐了起來。「熊麻雞」被嚇得倒退,但仍沒有學乖,在第二次接近時,小熊突然發難,伸出利爪攻擊「熊麻雞」,遲鈍的「熊麻雞」終於感受到性命威脅,落荒而逃。這樣的現象即是典型的「護食行為」,平常雞啄食熊掉落的食物碎屑,小熊都不理會,因為塞牙縫都不夠,但是輪到一大「豬排」時,由於豬排得來不易,又只有這麼一塊,豈有分享之理,必當警戒以對。

話說回來,安置小熊之初,團隊本也想到為孤單的小熊找伴,如狗或其他熊,但因各種考量而作罷。如今冒出一隻地表最強的「奇雞」,五個月以來一直陪著小熊,算是山神送給小熊的禮物嗎?小熊和「熊麻雞」的關係,究竟是跨物種的友誼,還是養雞取蛋,或是養肥殺來吃的儲備糧食的概念,沒有人知道。但身為唯一逃過「熊口」的雞,肯定對於小熊來說有特別的意義,也讓我們對於台灣黑熊的研究有了一項有趣而溫馨的紀錄。不知可否登上金氏世界紀錄。

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在小熊野放回山林前一天,我們也從森林場裡帶回熊麻雞。我捧在胸前,深深聞了一大口,「怎麼香香的!」次日,熊麻雞隨即被安置於「台灣黑熊夢想藝術館」安養天年,完成一段雞「熊」同籠的佳話。

——本文摘自泛科學2019年7月選書《小熊回家:南安小熊教我們的事》,2019 年 6 月,時報出版

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時報出版_96
174 篇文章 ・ 35 位粉絲
出版品包括文學、人文社科、商業、生活、科普、漫畫、趨勢、心理勵志等,活躍於書市中,累積出版品五千多種,獲得國內外專家讀者、各種獎項的肯定,打造出無數的暢銷傳奇及和重量級作者,在台灣引爆一波波的閱讀議題及風潮。

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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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從古至今最關鍵的五餐飯──《品嘗的科學》
行路出版_96
・2016/03/12 ・2914字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 537 ・八年級

最早出現的和味道有關的跡證,早在地球生命開始感覺到周遭世界的時候就有了。海水裡從這些生物體旁邊漂過的養分,其味道就激發了牠們原始的神經系統。在接下來的數十億年裡,生命演化的過程中,已經吃過無數餐飯了。

我們現在的口味,就像俄羅斯套娃那樣,一層層包覆著以前的那些體驗。不論一個人的口味是怎麼培養起來的,或是一道菜裡的成分有多麼不易察覺,一個味道就能勾起久遠記憶中的原始衝動,這些原始衝動呼應著演化過程的轉折,與遠古時候為食物爭得你死我活的爭鬥。

底下介紹的從古至今最重要的「五餐飯」,每一餐都是在演化史的重要轉折點發生,它們對於要解釋味覺從哪裡出現,以及智人的烹飪發明天賦從何處產生,大有幫助。

地球生命的第一口飯

這種小動物有些像金龜子,大約一吋長,有格紋狀的柔軟甲殼,會在海岸淺灘的沙子裡竄來竄去。接著牠能察覺到由氣味、振動與光線變化交織而成的破舊織毯。牠那蟲狀的獵物會往沙裡挖洞,企圖迴避閃躲到安全地點。不過為時已晚。掠食者用鉗狀的下顎把獵物扯開,吸進嘴裡、吞進食道,然後繼續牠的行程,尋找藏身處躲藏,讓食物消化。

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四億八千萬年前的這一餐,證據是在一九八二年發現的。那一年,還是研究生的馬克‧麥克孟納明(Mark McMenamin)為墨西哥政府調查索諾蘭沙漠(Sonoran Desert)的地質,在墨西哥索諾拉州圖桑市(Tucson)西南方約七十英里處的高山 Cerro Rajón(中譯:朗山) 的山側進行挖掘(古代的海底現在變成在山頂上了)。他在一片灰綠色頁岩上注意到一個很微小的化石壓痕,當時他也沒有多想,就把那個壓痕從岩石上鑿下來,把它和其他那堆標本一起裝袋。

由未經訓練的人來看的話,那個化石只不過是大約四分之一吋長、隱隱約約的連續刮痕。當麥克孟納明把它拿回實驗室研究時,他辨認出那是三葉蟲的運動,刻畫在硬化泥漿上的爬痕。在動物界裡,三葉蟲幾乎要算是每種動物的老祖宗了:魚類、雙翅目、鳥類、人類。牠們在海床上留下無數化石,讓它們成了這種天然的歷史博物館裡的固定班底。很多化石有多節式外殼,看起來像是鱟和蜈蚣雜交的產物。這種化石的紋路圖樣很有名,甚至還有一個學名「多線皺飾蟲」(Rusophycus multilineatus)。麥克孟納明保留了這個化石,也在自己的博士論文裡寫到它。一直到二十多年後他擔任曼荷蓮學院(Mount Holyoke College)地質學教授、研究早期的生命演化過程之前,他都很少想到這件事。

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cedit:Kevin Walsh@flickr

後來麥克孟納明在看到他以前忽略掉的東西時,再一次檢查了那個化石。「它具有這種額外的特徵,不只是三葉蟲而已,緊鄰的另一個彎彎曲曲的軌跡化石也有這特徵。」他說:「這些東西很罕見。」他推斷,這個化石包含了兩種生物相遇的證據。另外的那道軌跡,就是一隻像蟲子那樣比較小的生物想要鑽進泥巴裡的證明。從這些記號的排列來看,顯然三葉蟲就在牠的正上方。麥克孟納明採用了「奧卡姆剃刀」(Occam’s Razor)原理:最簡單的解釋,就是三葉蟲要挖洞找吃的東西。他寫道:這就是「第一口飯」的證據─是目前已知最古老的掠食者吞吃獵物的化石。

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這一餐的味道如何?有可能想像出來嗎?

在那個時代(也就是寒武紀〔Cambrian Period〕)之前,就任何有意義的方面來看,味道是不存在的。地球上的生命大部分是由漂浮、過濾和光合作用組合而成。細菌、酵母和其他單細胞生物,藏身在花崗岩的溝紋裡或是砂粒之間。有些單細胞生物會湊在一起形成黏糊糊的細胞叢。管狀或碟狀的生物體會搭著洋流的順風車漂流。「吃」的意思是指吸收海水裡的營養成分。有時候某個生物體會包裹住另一個生物體。

接著,經過數千萬年──以地質學的時間尺度來說只是一瞬之間─海洋裡變成充滿各種新生物,包括三葉蟲,牠成了生命演化史上最成功的生物類別;牠們稱霸地球的時間持續超過兩億五千萬年。牠們大約是五億年前出現的,也就是我所知自然界真正開始的時間:有史以來第一次,生命開始有系統地吞吃掉其他生命。這些新生物和牠們的前身不一樣,牠們有嘴巴和消化道。牠們擁有較原始的大腦和感官,以偵測到明、暗、動作和洩漏形跡的化學特徵。牠們利用這種精巧的新工具來獵捕、殺掉獵物與填飽肚子。就像伍迪‧艾倫(Woody Allen)電影《愛與死》(Love and Death)裡的角色鮑里斯(Boris)說的:「對我來說,嗯……我也不知道,大自然是蜘蛛與蟲子,以及大魚吃小魚。還有植物吃掉植物,動物吃……它就像一座巨大無比的餐廳。」

三葉蟲並沒有存活到現在,從那些化石也沒有辦法知道牠們神經系統的資訊,所以想要知道牠們的感官能力,得仰賴經過訓練的推測。確實,牠們可能完全沒辦法察覺像黑巧克力、葡萄酒這類複雜的氣味。人類的味道,即使是討厭的味道,都充滿細微之處,而且和其他氣味、過去的事件與感情,我們學到的經驗整體,都息息相關。很可能三葉蟲不會有「愉快」這類的感覺,而且僅能保留一點點殘存記憶。每一餐嚐起來的味道必定都差不多。而這一餐的特點一定是大多來自化解了飢餓感,以及攻擊的衝動。

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還有,這些原始的氣味元素是一種相當了不起的演化成就,而人類的味道同樣具有這種相同的基本生理學構造。當然,這好比是拿小鳥比雞腿似的。不過,味道的基礎已經奠定了。

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根據化石證據,寒武紀時期,物種出現爆炸性的成長。本圖為藝術家模擬寒武紀時期的海底樣貌。credit:Ghedoghedo

地球生活條件的某些重大改變,引發了這場掠食者與獵物間的重大變革,也就是「寒武紀大爆發」(Cambrian explosion)。科學家們對於它是什麼狀況並沒有共識。有一些科學家認為那是一場史前時代的全球暖化,融解了長期冰凍的兩極冰帽所造成的。海面上升達數百英呎,海水淹進內陸,淹過長了青苔與真菌的低矮山丘和岩石(樹、草和開花植物在當時都還沒出現),侵蝕出潟湖並塑造出沙洲與淺灘,創造出相當適合生命體生長繁殖的溫暖淺窪地。有些科學家描述這次大爆發是地球磁場方向改變,更有其他人指稱是突變的關係,這種突變會導致動作電位(action potential)出現,也就是讓神經細胞能遠距離溝通的能力,或是在 DNA 編碼上的其他偶然變化。

不管事件的精確順序是怎樣,在敏銳的感官與演化成功之間,已經建立起一個相當牢靠的連結。就在身體與神經系統適應了日益升高的威脅與機會之後,一場生物學上的武器競賽展開了。那些感官,一度只是「偵測與反應」的機制,為了引導出複雜的行為,必須發展得更有效果才行。

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氣味成了這個過程的關鍵。從三葉蟲存在的時代到現在,覓食、獵捕和吃食物這些行為,推動了生命不斷地啟動,在我們人類的大腦與文化成就上登上顛峰。氣味更勝於視覺或聽覺或甚至是性,是人類的核心裡最重要的要素。它創造了我們。麥克孟納明說,最為諷刺的,就是世界上開始出現殺戮,並伴隨著難以言喻的痛苦,也發展出智能和知覺,最後產生了人類的意識。


 

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行路為「讀書共和國」出版集團旗下新創的出版社,出版知識類且富科普或哲普內涵的書籍,科學類中尤其將長期耕耘「心理學+腦科學」領域重要、具時代意義,足以當教材的出版品。 行路臉書專頁:https://www.facebook.com/WalkPublishing