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氣候問題還是營養不良?分析擎天崗野化水牛死亡事件

PanSci_96
・2021/01/18 ・2275字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 603 ・九年級

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去年(2020 年)十二月,陽明山國家公園擎天崗草原的野化水牛接連死亡,新聞一出,大眾討論地沸沸揚揚,有民間團體將矛頭指向陽管處設置圍籬影響水牛覓食,陽管處認為水牛死因可能跟氣候有關,而目前台北市動物保護處初步推判死亡原因與營養不良有關,但更詳細的死亡因素仍有待調查。

陽管處設置的圍籬會影響水牛活動嗎?

擎天崗水牛接連死亡除了營養不良,有民眾也質疑陽管處圍起刺鐵絲網造成牛吃不飽、吃不好。那水牛需要多少活動範圍呢?胡正恆表示,水牛活動可以短期壓縮在極小區域內,但長期仍須持續穿越必要活動範圍,繞行此類家族棲地形成網絡。

1969 年的研究指出,水牛有很明確的「家族活動範圍」(home range),其經常習慣性地使用一些固定地點(地域固著:site attachment)。牛在家族範圍內常須從一個定點巡邏到另一個定點。有時因為個體表現這種強烈的地域固著,造成許多因受困、口渴或飢餓而導致的死亡事件。1

陽明山國家公園內的擎天崗、磺嘴山、石梯嶺/北五指山/頂山的草原,為野化水牛調查的範圍。圖/108 年度陽明山國家公園 擎天崗區域野化水牛族群調查

胡正恆說:「目前已知單隻公牛與母牛群皆可單日完成 2km 稜線縱走來回,涵蓋範圍可達 1–23 公頃,而以現有擎天崗草原圍籬圈圍的面積 43 公頃和牛隻數量比例來看,草場可能過小,因而導致草料食物不足。」此外,還需考量不同季節的水牛習性,棲息在擎天岡草原的牛群,除冬季外,皆能看到水牛族群在草原上覓食,但冬季時,除了公牛遊走外圍、不易掌握動向外,母牛群內部也會分為小群,帶著仔牛躲藏在低谷灌叢間。

那麼,圍籬應該拆除嗎?

以食草及水牛族群活動範圍來看,胡正恆認為擎天岡目前急迫的應該是拆除鐵網,因糧草固定有、牛棚也會定期修繕,卻仍發生牛隻大量死亡事件,進入春季後,其他牛隻也會回到擎天岡草原,因此建議陽明山國家公園應有配套的拆除圍籬。但若考量擎天岡遊客與水牛群活動空間重疊,中興大學動物科學系助理教授王建鎧則表示,應設置適當圍籬區隔及限制遊客動線,減少、避免與水牛直接接觸,保障雙方安全。王建鎧也提到,野化水牛群有採食領域和豐富度的需求,設計及規範圍籬空間時應委託專業團隊。

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氣候會影響水牛的健康嗎?

王建鎧認為,台灣水牛對自然環境條件與食物供應品質耐受性佳,從 108 年度的水牛族群調查可以發現,當地環境能支持水牛族群自然增長,且自然死亡率相當低,顯示當地野化水牛族群適應程度良好。以有限的觀察資訊判斷,陽明山野化水牛群活動區域之自然氣候與食物供應條件,應不致於妨礙當地水牛群維持正常生存。

擎天崗牛群歷年數量的變化,成牛數量(底段,黑色)與幼體(合併亞成體與新生牛,淺色)。包括 2017 年(賴玉菁)及 2018 年(9/10/11 月)陽管處用空拍機計數;本研究(2019)則以目視計數。圖/108 年度陽明山國家公園 擎天崗區域野化水牛族群調查

除了營養不良,還有其他原因可能導致牛群死亡嗎?

從有限的新聞提供影像來看,王建鎧表示多數死亡牛隻體態並沒有達到營養不良情況下的瘦弱條件,代表中短期內,死亡牛隻的總體營養應該沒有嚴重缺乏的情況。而成年個體突然死亡,應該優先考慮幾個因素,包括急惡性傳染疾病;急性環境毒物曝露,如腐敗飼料草料中之黴菌毒素;或者急性營養失衡,如好發於春季大量攝取新生青草導致鎂離子不足引起之青草痙攣等等狀況。

然而詳細情況的判斷,需要獸醫解剖後的報告及血液等相關檢體生化分析,才能進一步釐清主要致死原因。

目前王建鎧建議,現存水牛可考慮暫時集中圈養,確保飼料品質與營養均衡狀況,並追蹤分析血液生化值是否有特定血液成份異常情況,以作為瞭解該族群營養與健康狀態之依據,或有助於回溯探討倒斃牛隻死因。待水牛族群健康狀況穩定無虞後,再野放回原地域。

擎天岡水牛族群在生態中的重要性

中國文化大學森林暨自然保育學系助理教授胡正恆表示,水牛繁衍速度緩慢,但有創造蓄水洞穴(water hole)的能力,是暫時性濕地的更新者,現今擎天岡裡的暫時性濕地,常有螢火蟲、陸蟹、樹蟾、淡水龜等豐富生物相群集,水牛某種程度上扮演著生態關係的促進者。此外,作為創造多樣生物棲地的關鍵物種,台灣水牛能調控禾草、減少林下蔓延,對維持當地的生態功能與文化景觀都大有助益。3

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  1. Hayne, D. W. (1949). Calculation of size of home range. Journal of mammalogy, 30(1), 1-18.
  2. 108 年度陽明山國家公園 擎天崗區域野化水牛族群調查
  3. 胡正恆. (2019). 陽明山地區擎天崗野化水牛族群數量與追蹤紀錄. 華岡農科學報, (44), 89-111.
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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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