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被商業高牆鎖住的科研成果:談學術文章的付費巨牆

科學月刊_96
・2019/12/11 ・2867字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 589 ・九年級

  • 文/甘偵蓉|成功大學人文社會科學中心助理研究學者。

科研新知應受商業行為的制約,還是開放給人們閱讀討論?在這個網路普及的時代,研究工作者苦心經營的成果,仍難以直接與社會大眾對話。此外,學術商業出版的大手卡在其中,看似維持學術文章品質,實則為牟財利使科學裹足不前。在商用與開放的拉扯之中,作為學術出版小眾的臺灣,或許更有機會以小搏大。

被商業高牆鎖住的科研成果

「科學不應鎖在付費牆後 (no science should be locked behind paywalls)」,這句話出自歐洲地區發起、加速研究出版全面開放取用 (open access) 的 Plan S ,目的不僅是反對付費才能閱讀學術期刊文章的邏輯,更揭示既然科學能促進人類社會進步,就該視為公共財,不應被用來買賣,甚至成為企業大肆牟利的工具。

為何反對「付費才能看」這套在學界已運作百年歷史的學術出版制度?因為研究者在期刊上所發表的學術研究成果,多來自政府或政府資助的研究機構所提供的研究經費,而發表之前所需通過的學術同儕審查,通常由其他研究人員免費提供,但是學術商業出版商把文章製成期刊發行後,作者多不能隨意公開分享文章給自己的學術同儕、師生、親友或有興趣者,因為出版商多會要求作者必須完全讓渡文章版權給期刊。接著,出版商不但訂定單篇文章索價新臺幣 300~1200 元的付費購買機制,還將旗下期刊製作成電子資料庫,再以每年百萬甚至上億元臺幣的期刊訂閱費高價賣給研究機構的圖書館,以便該機構所屬研究人員及師生下載閱讀。

高牆之下,阻礙學術交流的出版收費設計。圖/pixabay

冗長且收費不合理的學術出版過程

需高價購買的單篇期刊文章,別說都沒有提供閱讀不滿意或內容不符所需的「鑑賞期退費機制」,也完全不符合研究就是需大量搜集及閱讀文獻的特性;文章內容本身,即使當初文章投稿過程再順利,等到期刊登出,最快也都是半年到一年前,過程不順的話還可能是兩到三年前的研究,實在與今日數位時代的資訊傳播速度大相徑庭。更糟的是,期刊資料庫的訂閱方式,因為自選組合的費用高到令人瞠目結舌,圖書館通常只能接受出版商把想訂和不想訂的期刊混在一起合售的資料庫,且被要求簽訂不能透露訂閱價格的保密協議,以至於訂閱價格近 20 年來一路高漲到幾乎沒有圖書館可負荷的地步。

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在這一連串的學術發表過程中,學術商業出版商除了支付文章編輯、電子資料庫製作及宣傳等費用外,發行期刊是一門幾乎無本的生意,且在文字與圖表製作、出版和傳播等成本皆大幅下降的數位時代,更是高利潤的事業。無怪乎全球最大的學術商業出版商愛思唯爾 (Elsevier) 的年獲利率,遠超過臉書 (Facebook) 等全球知名企業。若想更深入了解現在學術出版模式的問題、成因及學術界如何抵制及因應,建議觀看由美國克拉克森大學 (Clarkson University) 史密特 (Jason Schmitt) 教授在去 (2018) 年 9 月所拍的紀錄片《付費巨牆:學術商業體系》(Paywall: The Business of Scholarship)。

不過,或許是因為這部紀錄片的主要抨擊對象為全球學術最大商業期刊出版商愛思唯爾,且所訪談人員多是國際知名的大學圖書館員或開放取用運動 (open access movement) 倡議人士,以致於影評或國內討論焦點,多放在如何反制出版商所構築的付費巨牆,像是如何持續推動已經有近 20 年歷史的學術文章開放取用運動。再不就是針對為反制付費牆所應運而生的開放取用期刊或(訂閱與開放)混合制的商業期刊,在需維持營運又得彌補沒向讀者收取文章下載費及圖書館訂閱費的情況下,而改向文章作者收取平均約新臺幣三千至九萬元不等的文章處理費 (article processing charge, APC) 問題。

學術商業出版商多會要求作者必須完全讓渡文章版權給期刊,並以高價出售期刊文章,形成「付費才能看」的出版制度。圖/pixabay

知識建構與傳播方式被數位時代改變了

然而,仍有許多學術文章鎖在付費巨牆裡的問題,其實還凸顯學界長久以來所忽視的兩件事。

一是數位時代的知識管道建構、檢視及修正,其實不再僅限於專業同儕,而是可能來自專業社群以外的專家甚至一般民眾。若學界迄今仍容許學術文章多數都鎖在付費牆內,意味著學界對於來自學術圈外的檢視、批評與修正,其實並未保持開放心態,甚至態度傾向不友善與拒絕。

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另一件事是數位時代的知識傳播方式,所謂上網、立即、自由、全文取用、分享和永存等就是王道,而這正是「開放取用」的核心意涵。若學界迄今仍容許付費牆可嚴重阻礙學術知識的傳播,要不意味著如前所述,其實並不歡迎來自學術圈外對相關專業知識的檢視、批評與修正,故以付費牆阻礙只是剛好而已。或者這意味著,學界很習慣搜尋學術文章,就是得登入自己研究機構的圖書館才能獲取,即搜尋上得過五關斬六將,並無法像維基百科那樣如此便利的一鍵獲取。

是知識普及的推手,還是阻撓資訊傳遞的枷鎖?

但真是這樣嗎?全球知名學術期刊文章下載海盜網站 Sci-Hub ,它的文章下載率不但逐年快速成長,且使用最高的地區並不僅限於經濟資源較為貧乏的開發中國家,而是連已開發國家如美國,尤其學術研究密度越高的學校,下載率更是不遑多讓。這表示阻礙學術期刊文章難被獲取的,不只是商業付費牆,還有期刊資料庫繁瑣的搜尋介面。換言之,正是這兩因素讓學界以外的人很難在網路上獲取及閱讀嚴謹的學術文章,即使目前國內外都有不少科學普及雜誌與網站,致力於將科學研究成果轉譯給社會大眾。但轉譯畢竟不若直接獲取及閱讀來得迅速,並無法以「反正學界門外漢也看不懂學術文章,不易獲取也無妨」為藉口,輕易地辯解帶過。

容許學術付費及技術巨牆矗立高築,正好映照出學界一直未深刻體認到,數位時代的專業知識建構、檢視、批評、修正與傳播方式,不再是從上到下或從內往外的單向建構,也可能是從下往上或從外往內的反向建構,也就是從學界專家向外擴展至不具學者身份的專家甚至一般民眾。而以付費及技術巨牆把想了解嚴謹的科學成果但無足夠金錢或技術的人阻擋在外,就是學界遷就學術出版商而未善盡「致力讓不普遍的知識變得普遍 (making uncommon knowledge common)」的社會責任。而諷刺地是,這句話是愛思唯爾的企業精神,也是在《付費巨牆》一片中訪問到 Sci-Hub 建置者爾巴克揚 (Alexandra Elbakyan) 時,被她拿來調侃愛思唯爾的一席話。

Sci-Hub 網站的標語: 移除科學道路上的所有阻礙 (To remove all barriers in the way of science)。圖/Sci-Hub 網站截圖

開放取用應作為臺灣的學術戰略

臺灣作為國際學術出版的小眾,其實更有必要關切目前在國際學界如火如荼進行的學術文章開放取用運動。這麼做,不只是為了提升臺灣學術研究成果的國際影響力,更是不被國際學界邊緣化的學術戰略!再加上臺灣又是使用繁體中文作為母語,面對萬倍的簡體中文學術發表量,若臺灣學者也希望研究成果在中文世界能發揮一些影響力,更唯有讓繁體中文期刊都容易在網路上查找、自由閱讀全文、免費分享及使用一途,才能在國際上有被看見的機會。

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〈本文選自《科學月刊》2019 年 12 月號〉

在一個資訊不值錢的時代中,試圖緊握那知識餘溫外,也不忘科學事實和自由價值至上的科普雜誌。

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科學月刊_96
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非營利性質的《科學月刊》創刊於1970年,自創刊以來始終致力於科學普及工作;我們相信,提供一份正確而完整的科學知識,就是回饋給讀者最好的品質保證。

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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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