性，行動電話，與精力旺盛的兔子

本文由 Arm 委託，泛科學企劃執行。

Arm（安謀）是一家來自英國提供處理器 IP 架構設計的矽智財公司，你可能不清楚 Arm 在做什麼？但你可能在最近的新聞中聽過它，而且，你可能每天都在使用他們的產品！

實際上，90% 的智慧型手機使用的 CPU 晶片，其指令架構集（ISA）都是採用 Arm 架構，例如部分蘋果產品所使用的晶片、Android 手機常見的驍龍系列，以及聯發科技推出的天璣系列晶片，Arm 都是這些處理器架構的主要供應商。

不過這個指令架構集（ISA）到底是什麼？為什麼每台手機甚至電腦都要有呢？

什麼是指令架構集（ISA）？

指令集架構（ISA）是電腦抽象模型的一部分，它定義了 CPU 如何被軟體控制。ISA 作為硬體和軟體之間的介面，既規定了處理器能夠執行的任務，又規定了如何執行這些任務。ISA 提供了使用者與硬體互動的唯一途徑。ISA 可以被視為程式設計師的手冊，透過 ISA，組合語言程式設計師、編譯器編寫者和應用程式程式設計師方能與機器溝通。

處理器的構建和設計稱為微架構(micro-architecture)，微架構告訴您特定處理器的工作原理，例如，Arm Cortex-A53 和 Cortex-A73 都是 Armv8-A 架構的實現，這意味著它們具有相同的架構，但它們具有不同的微架構。

目前常見的 ISA 有用於電腦的 Intel/AMD x86_64 架構，以及在行動裝置是主流的 Arm 架構。而 Arm 本身不製造晶片只授權其架構給各個合作夥伴，授權的架構也被稱為「矽智財」（Semiconductor intellectual property core，簡稱 IP），並由合作夥伴依據規格打造合規的矽晶片。

Arm 成為全球關注的焦點

今年九月，Arm 在美國紐約那斯達克交易所掛牌上市，吸引大量投資者的目光，除了節能的設計，Arm 持續提升產品效能，使得 Arm 架構具有強大的競爭優勢，讓 Arm 的技術和產品，除了在行動裝置與物聯網應用佔據了重要地位，也在後續發展的其他產品持續協助產業推動技術革命。

最早，Arm 架構是為了依靠電池運作的產品而設計的，隨著這十多年來的轉變，行動裝置成為主流，而 Arm 架構也成為了行動裝置的首選。

除了 Arm 原本行動裝置的通用 CPU 領域，Arm 亦著手開發專用 CPU 的架構，這些專用 CPU 的使用情境包含雲端基礎設施、車用和物聯網（IoT）。

現在 Arm 除了在手機處理器上有超過 90 % 的市占率外，在物聯網與嵌入式應用上有 65% 的市占率，目前車用晶片也逐步轉向由軟體來定義汽車的電子電氣架構，這凸顯了軟體在未來汽車架構的重要性。「嵌入式邊緣裝置使用的可擴充開放架構 (Scalable Open Architecture for Embedded Edge；SOAFEE) 」建立以雲原生的系統架構，透過雲端先行開發軟體，協助汽車產業業者在產品正式商品化前，能在基於 Arm 架構的晶片上進行虛擬環境測試，目前 Arm 在車用晶片上，市佔率超過四成。

在雲端運算上，Arm 也推出了 Arm Neoverse 技術平台來協助雲端伺服器的晶片設計，並配合新推出的 Arm Neoverse 運算子系統（CSS），來簡化專用晶片的設計複雜性，減少晶片設計花費的時間。

在 Arm 日益完整的產品組合下，透過與廣大生態系合作，能為市場提供許多軟硬體解決方案。首先，在行動裝置上，Arm 近乎霸占市場。而在 AI 發展與網路速度持續提升的趨勢下，許多運算都可以在雲端完成，最近的實例為 Nvidia 的 GeForce Now，只需一台文書機，就能暢玩 3A 大作，或是 Google 的 Colab，讓 AI 能在文書機上完成運算，造福了沒有高級顯卡的使用者。

未來，邊緣運算將陸續解開雲端運算的束縛，而 Arm 也在前期投入了雲端基礎開發，配合行動裝置的市占率，無論如何 Arm 都將在未來科技業占有一席之地。

Arm Tech Symposia 將在 11 / 1 與 11 / 2 盛大舉辦

2023 Arm 科技論壇（Arm Tech Symposia）即將在 11/1 台北萬豪酒店，11/2 新竹國賓飯店盛大舉辦！這是 Arm 每年最重要的實體活動之一，以【Arm is Building the Future of Computing】為主軸，探討在 AI 時代來臨之際，Arm 最新的技術如何驅動創新科技，為次世代的智慧運算、沉浸式視覺、AI 應用、自主體驗等帶來更多可能性。 

這次 Arm 科技論壇將圍繞在車用、物聯網、基礎設施、終端產品等熱門 AI 應用領域，並邀請台積公司、Cadence、瑞薩電子、新思科技、CoAsia 擎亞半導體等各領域專家，帶來產業第一手趨勢洞察。

其次，也會分享 Arm 的新技術在 AI 的應用，包含如何透過軟體定義汽車降低汽車電子系統核心 EUC 整合的複雜性，同時維持汽車資安；以及介紹專為特定工作負載而設計的運算方式，如何讓企業不受外在環境與技術影響，處理更大規模的數據。

今年 11/1 在台北場的座談會，主題為 Edge computing on AI，探討邊緣運算在人工智慧上的應用，以及人工智慧對於半導體產業以及晶片研發帶來的影響，邀請 iKala 共同創辦人暨執行長程世嘉、聯發科技執行副總經理暨技術長周漁君，以及 Arm 台灣總裁曾志光與會。

11/2 在新竹場的座談會主題為 The Keys of Automotive Transformation，探討汽車產業的轉型趨勢，邀請 Anchor Taiwan 執行長邱懷萱、友達光電執行長暨總經理/達擎董事長柯富仁、波士頓顧問公司董事總經理暨資深合夥人徐瑞廷，以及 Arm 台灣總裁曾志光與會。

無論你是硬體工程師、軟體開發人員、晶圓代工、晶片設計商、OEM/ODM 還是相關產業人士，都能在這場論壇中互相交流，充實自己。

2023 Arm 科技論壇報名連結

活動結束後填寫問卷的朋友，還有機會現場抽中 iPhone 15 Pro、 iRobot Roomba j7+ 掃地機器人、Sony WH-1000XM5 無線耳機、Dyson Purifier Big+Quiet Formaldehyde 空氣清淨機等精美好禮喔！

報名截止倒數中，現在就立刻報名吧！

忽然慘遭襲擊，距離如此靠近，想必是走漏了行跡。「哪個混蛋帶手機？俺宰了你！」「我剛才打給媽媽。」撤兵五分鐘內，這裡便被炸得粉碎。一則又一則 2014 至 2022 年間的前線通訊故事，收錄於 2022 年 10 月《數位戰爭》（Digital War）期刊，^[1]烏克蘭戰爭傳播學者 Roman Horbyk 記載俄烏戰爭之頓巴斯戰役（the War in Donbas）的論文裡。^{[1, 2][註1]}

前線通訊設備

Roman Horbyk 訪問了 14 名烏克蘭軍人與 2 名配偶，以下是他們提到的幾種通訊設備：^[1]

• 手機：有些軍人同時擁有廉價、續航力長達 4、5 天的按鍵式手機；以及附帶相機、上網等功能，卻十分耗電的智慧型手機。兩者搭配分別的電話號碼，區隔公務與私用。一旦發現按鍵式手機遭敵軍追蹤，「我就把它丟進河裡。…跟家裡聯絡的那支，則放在基地。」另外，也有軍人放棄脆弱的智慧型手機，擁抱適合戰場的復刻經典：「我剛買了 Nokia 的按鍵式新款，堅不可摧。」^[1]
• 筆記型電腦：比手機笨重，弄丟或必須毀屍滅跡的時候，損失又更大。「我們單位的指揮官有台筆記型電腦，儲存大家緊急聯絡人的資料。在可能即將被大規模轟炸的關鍵時刻，…他生起小火，把筆電燒了。」^[1]
• 平板電腦：雖然容易損壞，但是能在連線後，將反裝甲佈雷資訊，即時更新至 Kropyva 地圖。針對這個非營利組織 Army SOS 開發的軟體，受訪軍人讚譽有加。^{[1, 3] [註2]}此外，民間專家設計的火砲射擊計算軟體 Bronya，也安裝在平板電腦裡。原本幾分鐘的計算時間，縮短至幾秒。私人層面，平板電腦多作娛樂用途。^[1]
• 無線電站台：多半為北約或其他來源的二手貨，為高階軍官處理要務的管道，比手機安全。^[1]
• 無線電對講機：在戰爭早期難以取得，到了後來「…我們用對講機聯絡敵軍，然後互嗆。嗯，就只是張揚，其實聰明人應該竊聽，而非吵架。」^[1]
• 野戰電話：由通信部隊牽電話線，經濟、安全，不像手機或網路通訊容易被駭，是僅次於無線電站台的公務選擇。除非遇上密集轟炸等物理性攻擊，否則不太受干擾。^[1]
• 衛星電話：多為高階指揮官所用。優點是可以在地底防空洞安心通話，而且還收得到訊號；缺點則是昂貴且罕見，使用者要承擔的責任較高，所以有些受訪者承認他們會盡量避免。^[1]

整體而言，手機是最受歡迎的通訊設備。烏克蘭通訊業者在 2000 跟 2010 年代，以華為和 Ericsson 的設備，設立手機訊號基地台。跟城市相比，鄉村的訊號較差；而俄軍佔領區就使用俄國的服務。前線訊號不穩，部份原因是俄國刻意搗亂。「大卡車以人道援助之名抵達，卸下來的貨只有 10 包糖，其他都是訊號干擾設備。」^[1]2014 年克里米亞危機（the Crimean crisis）的時候，俄羅斯曾出動 R-330Zh Zhitel 機動電戰車，偵測、分析，並干擾 100 至 2,000 MHz 的衛星和手機通訊。^[4]

假消息的傳播

對前線的軍人來說，手機最重要的功能之一，就是瀏覽網路新聞。烏克蘭官方的軍媒流行不起來，臉書倒是壓倒性地大受歡迎。這無可避免地，衍伸出事實查核的問題。有些人對假消息相當敏感，知道資訊會被操弄；許多則是抵達前線後，才開始有所警覺。^[1]

通訊軟體也是假消息傳播的管道，因此烏軍不得使用跟俄羅斯有關的 Viber，但向敵軍散佈錯誤訊息時除外。Telegram 維持開放至 2018 年；而 Skype 和 WhatsApp 則從未被禁。^[註3]網路訊號微弱時，上述通訊軟體無法運作。大家會改用Bluetooth及SHAREit（茄子快傳），進行短距離的檔案傳輸。值得注意的是，儘管烏克蘭受訪者將此二者歸類為較安全的選項；^[1]印度並不准許軍人安裝 SHAREit。2017 年印度媒體報導，該國政府列出 42 個向中國回傳資料的間諜程式，除了 SHAREit，其他上榜的知名軟體，還包括：微博、微信和 QQ 等。^[5]

當然，也有人偏好傳統的資訊交流管道。「為了得知新聞，我們會打電話給彼此。」不過，原職為記者的前線軍人不以為然：「士兵對戰爭資訊非常沒興趣。」娛樂才是主要需求。^[1]

電力、網路及娛樂

2014、2015 年深陷熱戰的時候，頓巴斯前線缺乏穩定電力與網路。然而隨著時間推移，壕溝和掩體的基礎設施逐漸升級：通常直接從附近的電網偷接，也有人用攜帶式發電機發電。後來不僅電力改善，還有閉路攝影機、電視機、冷凍櫃、無線網路，甚至三溫暖。^[1]

「習慣了窮忙，突如其來的寂靜，會令你覺得有鬼。」在暫時無聊的前線，「奇怪的想法開始自心底萌生」。士兵下棋、看電視消遣，或用手機聽音樂、追劇、打遊戲。電視訊號受俄羅斯系統性的干擾，網路連線又不穩定。「那些出入總部文明環境的人，會把東西下載到隨身碟給我們。」是說通暢的連線，也非絕無壞處。俄國情報單位就觀察電子設備朝遊戲網站的流量，試圖招募成癮的烏軍。^[1]

另外，蠻多喜歡閱讀的軍人，用手機和平板電腦儲存電子書，容量大、輕便、好攜帶。有一名神父將宗教書籍、音樂與儀式紀錄，裝進平板電腦。「我主持婚禮、洗禮等儀式，盡己所能照顧當地平民的心靈，並在前線小鎮建立了教堂及教區。」^[1]

手機通訊的風險

對講機、手機和無線電站台都會被監控，所以指揮官一般傾向面對面討論事情。可是在私人層面，軍人不得不用手機與親友聯絡。「某回老婆打來問：『你現在在哪？』背景馬上就聽得到特別的聲音，代表（己方的安全單位）正在錄音。我說：『兄弟，把它關掉，讓我跟老婆說話。我合法。』」烏克蘭軍人頗習慣被同胞和敵軍監聽。即使通信部隊的成員，懷疑從雜音或是訊號跳頻，能辨識通話遭駭；許多軍人深信不疑，並發展出各種維護資安的溝通暗號。^[1]

Norton防毒軟體公司的文章，也提及聽到雜音有可能是被監聽，還列舉其他徵象，例如：手機暗自不斷地向第三方傳輸，加快了電池耗電及數據用量；無故發出怪聲，或螢幕沒事亮起來；收到監控軟體故障時，傳來的亂碼訊息；以及因為尚未完成背景傳輸作業，所以拖長關機時間等。^[6]

另一種手機通訊風險，總是隨關懷而來。彼時彈幕包圍，「我躲到某處，然後說：『我晚點再回電，現在正忙。』這樣他們就不會聽到砲聲隆隆。」很多烏克蘭的軍人跟家裡約定：他們只打電話，但絕不接聽。遇到適合的時機，便主動報平安。這當然無法阻止焦慮的家屬或放假的同袍，明知故犯：「我打去看他會不會接。有的話，必然一切都好；沒有的話，大概是人在掩體裡，或者正慘遭砲擊。那我就等他打回來。」至於文字溝通，容易啟人疑竇。「當你收到訊息，天知道是誰傳的；而當你傳出訊息，也不曉得誰會閱讀。」^[1]

更麻煩的是，就算通訊的時機和方式恰當，內容也沒有外流；光是開、關機，或無關緊要的手機操作，都還是有其危險。比方說，偵測荒野裡使用中的手機數量，可以推估該處的軍力。或是，「當我們開始用迫擊砲轟炸，會被要求關閉手機，以免干擾瞄準。結束後，才允許開機。」^[1]

禁手機，像廢娼？

2015 年 7 月，烏克蘭國會禁止戰區士兵，使用手機、相機、無線電收音機和電腦。只是在缺乏安全通訊系統的狀況下，手機到頭來仍是最可靠的溝通設備，大家有命難從。到了 2017 年 8 月，迫於情勢，只得重新開放。^[1]俄羅斯方面，也大同小異。《紐約時報》（The New York Times）報導，俄國前線士兵的手機被長官沒收，於是去偷烏克蘭人的，好打電話回家。時常通話暴露位置，而被炸翻也就在所難免。^[7]

俄國擁戰派部落格形容 21 世紀前線的手機禁令，「跟廢娼一樣沒用」。^[7]Roman Horbyk 也指出，烏克蘭人往往將之視為可接受的風險。畢竟除此之外，尚有諸多遭受攻擊的原因，而手機卻有不可取代的功能。「置身烽火數載，人們不再留意防彈背心與鋼盔。你無法逃脫命運。…我看過別人在砲擊下打手機。…自己則不會在遇襲時關機。相反地，當時很想發送道別簡訊。真的，只是我終究沒傳…」，受訪者笑道：「因為要是活下來了，怎麼辦？」^[1]

備註

1. 俄烏戰爭是從 2014 年俄羅斯併吞克里米亞（Crimea）算起。^[1]
2. 原論文稱開發地圖軟體的民間組織為 Armiya SOS。^[1]基於翻譯的緣故，網路上能查到數種拼法，例如：Army SOS、АРМІЯ SOS（Армії SOS）和 ARMIA SOS 等。^{[8, 9]}他們的官方網站，採前二者；^{[8, 10]}而早期的臉書頁面，曾用過最末者。^[9]
3. 原論文裡的禁用軟體清單，適用範圍應該僅限於軍人。根據自由之家（Freedom House）2023 年的報告，烏克蘭人仍大量使用 Viber 和 Telegram。^[11]

參考資料

1. Horbyk, R. (2022) ‘“The war phone”: mobile communication on the frontline in Eastern Ukraine’. Digital War, 3, 9–24.
2. ‘Roman Horbyk’. Academia, U.S. (Accessed on 17 OCT 2023)
3. ‘Defense Mapping Software’. Army SOS, Ukraine. (Accessed on 14 OCT 2023)
4. ‘R-330Zh Zhitel Russian Cellular Jamming and Direction Finding System’. OE Data Integration Network (ODIN), U.S. (Accessed on 17 OCT 2023)
5. D’Mello G. (01 DEC 2017) ‘The Government Has Named 42 Apps “Chinese Spyware”, Including Big Names Like TrueCaller’. India Times.
6. Stouffer C. (13 JUN 2023) ‘How to tell if your cell phone is tracked, tapped, or monitored by spy software’. Norton, U.S.
7. Yuhas A, Gibbons-Neff T, Al-Hlou Y. (04 JAN 2023) ‘For Russian Troops, Cellphone Use Is a Persistent, Lethal Danger’. The New York Times, U.S.
8. ‘Improving Ukraine’s Defense Capabilities Since 2014’. Army SOS, Ukraine. (Accessed on 14 OCT 2023)
9. ‘Ukraine Army SOS’. Facebook. (Accessed on 14 OCT 2023)
10. ‘Ми покращуємо обороноздатність України з 2014 року’. Army SOS, Ukraine. (Accessed on 14 OCT 2023)
11. ‘Freedom on the Net 2023 – Ukraine’. Freedom House, U.S. (Accessed on 16 OCT 2023)

你的手機能無線充電嗎？不過，雖說是無線充電，但還是得要放在充電盤上，由充電盤連結一條電線，這樣的充電方式，想必跟大家期待的「真．無線充電」有落差。

好消息是，有人提出一種藉由捕捉空間中的無線電波、獲得電能的無線充電方式，所以代表這些電能是完全免費的！但……這是真的嗎？

隔空充電可行嗎

現在我們已經可以透過無線網路串連全球的資訊，但是遠距能量傳輸卻尚未成真。

當代的無線通訊裝置，舉凡手機電話、wifi 網路、無線電、衛星定位等，都可以靠著不斷地發射無線電波來交換訊息。不過其實仔細想想，無線電波、電磁波其實就是不斷變化的電磁場。既然可以透過磁場變化來傳遞能量，那這些強大的電磁波網絡，是不是也可以拿來傳遞電能呢？

實際上還真有類似的例子，一百年前最早的收音機竟然完全不需要插電！礦石收音機只需要天然礦石、金屬針、線圈和一些電線，就能收到附近廣播電台送出的訊號，轉換成聲音並放出。

那麼為什麼沒有沿用至今呢？主要就是效率的問題。礦石收音機需要不斷調整金屬針接觸礦石的位置，還得拉長長的天線來捕捉更多的無線電波；市售的礦石收音機玩具，甚至附有一條長長的鱷魚夾電線，可以接到大型金屬家具，產生更清楚、更大聲的聲音。當然這種收音機很快就被以電驅動的真空管收音機取代了。

2021 年初小米曾發表過隔空充電技術專利，利用指向型遠距充電，系統會先定位出手機的位置，再透過多個天線組成的陣列將電波瞄準發射給手機，克服電磁波發散的問題，據稱能在數公尺內進行無線 5W 的無線充電，雖然還不到快充，但也算是革命性突破。不過目前還在技術發表階段，尚未正式推出。

無線射頻獵能

再換個角度思考，能量在傳遞的時候會向四周發散，而我們生活周遭到處都是會發出電磁波的 3C 產品，那能不能反過來，捕捉這些由其他電器溢散的電磁波，並轉為能量呢？

還真的有人這麼做了。收集這些廢能，並轉化成可用電能的技術，就稱為「無線射頻獵能」。近十年來，有許多相關的技術與研究，不過效率大多還未到達實用階段。

就在今年一月，美國麻州大學團隊發表了一種可以用於無線射頻獵能的線圈手環，而且功率竟然比一般的線圈天線高十倍以上。

有趣的是，其實他們當時並不是在研究無線充電，而是如何使用 LED 快速閃爍來傳遞訊息；這種名為可見光通訊 VLC 的技術，有望成為未來 6G 通訊的方式。但發現到，這種技術需要 LED 以每秒數百萬次的頻率閃爍，過程中會釋放出大量不可用的無線電波，浪費掉許多能量；於是轉念一想，嘗試用線圈收集這些逸散的能量，降低傳訊時的能量浪費。

研究團隊發現，當線圈靠近金屬片時，收集能量的效率會變得更好。透過反射增強訊號，金屬片吸收環境中的電磁波再向外放出；隨著金屬片面積越大，攔截到的電磁波也越多，收集能量的效果也越好。

但是無線充電就是要擺脫這些笨重的金屬板，於是研究人員開始拿生活周遭的 3C 產品來進行實驗。從獵能的功率來看，效果最好的依序是筆電、平板、手機。這和預期的一樣：面積越大，獵能效果越好。

然而，意想不到的是，實驗效果最好的，竟然是人體！

推測這是因為人體中含有大量水分，其容易導電、被極化的特性有助於蒐集空間中的電磁波。人體就是一根巨大的共振天線，能增加無線電訊號的發射效率，同樣的道理，也可以用來收集環境中的無線電波能量。

研究團隊將線圈手環的設計稱為「Bracelet+」，是第一個借助人體的獵能裝置；後續又嘗試將線圈做成戒指和手環，希望能打造出輕便的隨身獵能裝置。

那這樣是不是以後只要綁條線圈在手上，就再也不需要幫手機充電了呢？該線圈手環目前在數公尺的距離外最多可以捕獲微瓦等級的功率，也就是百萬分之一瓦。用這種電壓當然不可能幫手機充電，不過已經足以供應一些低功耗的隨身裝置，像是常見的智慧健康手環，或是負責監控體溫或血糖的元件，甚至類似心律調節器的植入式醫療器材，或許就可以利用該線圈設計，減少充電的頻率。

在 5G 物聯網的架構中，各種居家和隨身裝置必須隨時維持連線，如何為這些獨立、低功耗的裝置供電便成了重要的課題。在這種情況下，如果可以汲取周遭無線電波的廢能，不只可以節省能源，還能免去定期更換電池或充電的麻煩。

遠距充電熱潮

目前的 5G 和開發中的 6G 技術，都持續往電磁頻譜中更高頻率的部分去探索，設置覆蓋率更高、頻譜更寬的無線通訊網絡，而這些頻率的電磁波也將為無線充電帶來新的發展機會。

去年在 Scientific Reports 期刊上，有篇研究提出了 5G 網路作為電力網的想法。團隊針對 5G 使用的頻率設計出一種天線以及搭配的電路，可以在 180 公尺外接收到 6 微瓦，為無線電力網的夢想邁出了第一步。

不過，在這波遠距無線充電的熱潮下，市面上也出現許多令人半信半疑的遠距充電技術。

例如 2011 年一家新創公司推出了超音波充電技術，宣稱可以透過空氣的震動替手機充電；然而，雖說超音波充電雖然在原理上可能可以運作，但在充電效率和經濟成本上根本不切實際，對人體健康的影響也相當有爭議。

除此之外，還有一家叫做 TechNovator 的公司推出了前所未聞的量子充電技術，他們宣稱可以透過「能量量子化」來傳輸能量，並且在「空間中創造能量結構」，還不需要任何形式的電磁場，就可以達成 100 瓦的無線充電！至於到底有沒有這麼好的事，就留給各位判斷了。

在所有物品與資訊都以無線網路相連的這個時代，無線的電力傳輸與電力網是關鍵的下一步；能夠有效的無線傳輸能量，才能讓我們生活周遭的智慧裝置擺脫電線的束縛，減少電池的消耗，成為一個自由移動，自給自足的物聯網。

不論是透過可見光、wifi、還是 5G 訊號，無線且遠距的充電與獵能，將來勢必會有讓人驚豔的發展。

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