「開放資料」和醫療衛生

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！

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）。

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？

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。

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。

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。

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）。

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！

• 本文編修自社團法人中華民國野鳥學會新聞稿〈臺灣首次發布「國家鳥類報告」〉

中華民國野鳥學會與特有生物研究保育中心正式發表「2020 臺灣國家鳥類報告（The State of Taiwan’s Birds 2020）」！這是臺灣第一份由政府部門、大專院校及民間組織共同完成的鳥類生存狀態評估報告。

「2020 臺灣國家鳥類報告」整合了臺灣長期透過公民科學和監測調查的鳥類類群和特定鳥種，首次報導其族群狀態、數量變化趨勢、受威脅程度，以及保育策略與行動。簡單的說，這份報告將告訴各位，臺灣的鳥類們活得好不好？數量是變多還是變少？可能是什麼原因造成的？以及我們接下來該怎麼做？

「2020 臺灣國家鳥類報告」同時發布中文版與英文版，以及一冊報導更多細節的「詳細報告」，三冊報告都會公開在網路上供自由下載，讓臺灣大眾與世界各國認識臺灣鳥類的生存現況，以及思索未來鳥類保育和我們的生活環境的發展。

目前，全臺灣有確切紀錄的野生鳥類共有 674 種，其中有 52 種鳥類的生存受到威脅。29 種繁殖鳥類的數量在減少，有 15 種度冬水鳥的數量在下降，這些都是臺灣自然環境劣化的警訊。「2020 臺灣國家鳥類報告」共分成三大篇：

• （一）特定類群：包括繁殖鳥、度冬水鳥、繁殖燕鷗及遷徙猛禽。

• （二）、特定鳥種：包括黑面琵鷺、黑嘴端鳳頭燕鷗、黑鳶、水雉、八色鳥、小辮鴴、山麻雀、草鴞及熊鷹等 9 種鳥類。

• （三）、保育議題：探討鳥類可能的受脅原因及未來的保育策略，包括氣候變遷、濕地喪失與劣化、野鳥販賣、農藥毒害、外來入侵種及海鳥混獲共6項議題。

什麼是「國家鳥類報告」

鳥類是反映棲地環境狀態的重要指標生物，鳥類活得好不好，是一個國家環境是否健全的指標。許多重視環境健全和鳥類保育的國家，包括美國、加拿大、英國、印度、南非、澳洲和紐西蘭，都會定期整理鳥類調查紀錄並發布「國家鳥類報告」，作為環境狀況的重要基礎資訊，也是環境劣化的預警機制。

「2020臺灣國家鳥類報告」的緣起

臺灣雖然不是聯合國的會員國，但是仍積極配合聯合國生物多樣性公約，發布生物多樣性相關的國家報告。2013 年，眾多關注生物多樣性保育的政府機關、大專院校及民間組織，共同整合與分析我國鳥類的監測資料成果，編撰成「2020 臺灣國家鳥類報告」。於全世界檢視保育成果的 2020 年，向全世界報告臺灣的鳥類保育狀況。

「公民科學」與「開放資料」功不可沒

「2020 臺灣國家鳥類報告」集結了許多臺灣在地鳥類的監測與研究，更有許多由民間長年來累績的公民科學資料，這些資料是完成國家鳥類報告的必要條件。

以 eBird Taiwan 賞鳥紀錄資料庫為例，已有近 3900 人貢獻鳥類觀察紀錄，並累計超過 47 萬 3 千份賞鳥紀錄，是全球排名第 7。「臺灣生物多樣性網絡」也累積了超過 780 萬筆鳥類觀察紀錄。這樣在國際上名列前矛的成績，歸功於數千名鳥類及自然觀察愛好者熱切且熱心的觀察與記錄、並且分享資訊。

有了這樣的大數據，我們才能知道這些鳥類的數量多不多、活得好不好。

2022 下集待續

「2020 臺灣國家鳥類報告」是臺灣鳥類保育工作的重要里程碑，但不是終點站。在報告的編撰過程中，我們也注意到了還有許多鳥類和牠們的棲地尚未受到關注，也還需要保育資源的投入。鳥類的生活不會受到國界限制，身為全球夥伴的一員，臺灣的保育工作將以聯合國千禧年永續發展目標作為核心，持續與國際社會分享我們的觀察紀錄和保育工作進展。

未來，每兩年會發布一次國家鳥類報告，定期更新臺灣鳥類的生存與保育狀況，我們期待下一份報告會為大家帶來更多的好消息。

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小時候會好奇亂拆東西嗎？

「小時候會把東西拆開來再組回去，也不懂原理，其實就是搗蛋，然後就越玩越大。我哥哥以前是讀電子科，家裡有很多小零件，所以我從小就喜歡玩、不會害怕這些電的東西。有一次不小心把電子錶丟到洗衣機洗，結果壞了，只好自己把電子錶全部拆開來曬乾，想不到組回去又可以用。也常常隨便把東西插到插座裡，造成家裡跳電，因為怕被大人罵就學會自己把插座拆下來、換上新的保險絲。」

大學是宅宅嗎？都在做什麼？

「我算蠻宅的 （呵呵）第一次開始學電腦是在大學，那時候參加過三次 ACM – ICPC 程式比賽，平常花很多時間練習解題。也當過計中的工讀生，到各處室幫忙解決電腦問題，到了那邊發現很多只是插頭沒插、或是網路線被踢斷而已（笑）。」

「大學時做過最熱血的事情是擔任 BBS 站長，現在 BBS 有彩色模式、丟水球等功能，但那時候還蠻陽春的，我們團隊就花很多時間熬夜摸程式，自己想怎麼做出來、弄得很炫。也有一次進站發現駭客入侵，把整個 BBS 站台砍掉，畫面中只留下駭客的名字證明他很厲害。那時候不太知道怎麼辦，就和朋友一起挖系統的歷史資料，把駭客潛伏的洞補起來，後來透過其他高手我們也入侵駭客的主機，發現他有點收藏癖，收藏了各個駭過的完整站台，我們也把被駭客備份的 BBS 站台再整個備份回來。」

不用怕問題，這個世界上一定有人解決過其中部分的問題，上網看看別人怎麼做、自己也試試看。

「師大第一次網路選課系統，是我在大三暑假時寫出來的，因為當時廠商要價太高，計中的主任就丟了一個 SQL Server 叫我試試看。玩了一兩天後發現如果用這種方法，我大概開學後也寫不出來，就改用在檔案系統上開檔讀檔的做法，硬是把選課系統完成。那時程式語言不像現在這麼方便，寫法比較低階，沒有那麼豐富的函數庫可以呼叫。最麻煩的是，如果同時有兩個人選門課，中間會有競爭關係，必須去學怎樣把檔案優先權鎖起來。那時候還沒學到這些課，我把這個選課系統做出來之後，後來上課時才發現原來這些理論我之前已經實作過。回想這段期間是最快樂的，因為可以自己上網找資源解決問題，很開心。」

「大學很宅的原因是，把這些事情跟別人講，別人只覺得你很無聊。（呵呵）」

程式很厲害，還需要出國讀書嗎？

「考量到家庭經濟，我本來一直很不想出國，因為我是師大資訊教育系的師範生，大學畢業後我先教書再去當兵。當兵時有各單位來選兵，常常都會先讓資訊系的站起來，然後只有大學學歷的坐下，後來我根本不想站起來，因為最後一定會坐下、不會被選到，那時讓我很有感觸，也改變心意決定繼續深造。」

「退伍後曾經有公司提供很好的待遇，但那時有位長輩跟我說『你這時候年輕，要先投資自己，錢以後再賺就好』，加上當兵時看了很多勵志的書，被《牧羊少年奇幻之旅》這本書打動，就決定出國讀碩士。但出國念碩班沒有獎學金，那時候第一年就要花 100 萬，為了在出國前就先存到一年的錢，我就白天上班、晚上兼差、同時準備托福和 GRE 考試、也回學校跟老師做研究，退伍後那一年過得超充實。」

當你真心渴望某種東西時，整個宇宙都會聯合起來幫助你完成。──《牧羊少年奇幻之旅》

「在加州大學洛杉磯分校讀資訊科學碩博士時，一開始我是做 Wi-Fi 網路的行動運算研究。例如我的筆電現在連到 A 網路，但我走一走連到 B 網路時，正在下載的檔案或正在看的棒球比賽轉播能不能不要中斷、直接切換過去。接著想進一步研究頻寬變化，因為若切換時知道頻寬如何改變，就能即時調整影片傳輸大小。最後論文主軸聚焦在頻寬研究，現在很多測頻寬都是丟資料去量「可用頻寬」，但我研究的是「最大頻寬」，難度是不能送太多封包影響別人，還要可以測量高速網路、低速網路、或者是去跟回來速度不一樣的非對稱性網路。這些計畫在國外做得差不多，回台灣後就沒有繼續往下鑽，改成尋找別的題目。」

從宅宅變成中研院的研究人員，你認為研究是什麼？

研究成果應該用來解決人們生活中的問題，要能看得到、實際可以使用。

「中研院蠻自由，不會干擾你要做什麼題目。我比較不喜歡純粹只有理論，會希望理論最好跟現實接上線，因此選擇研究題目時比較實際導向，例如之前做過『公車舒適度評測 APP』。做研究會有很多理論，要想辦法在理論和實際間找到連接點，不是所有題目都能在現階段就能看得到東西，但現階段看得到東西的題目，又很容易變成是在做黑手、沒有理論。要能兩者兼具的題目很不好找，我們一直想辦法挖掘，像『空氣盒子』計畫就有符合。」

人生中有失敗過嗎？

「2009 年時研究院路二段發生一起公車車禍，甚至有人因此喪命。坐過公車都知道有些公車開得很猛、有些公車開得很穩，那時候我們在想能不能把大家坐過都知道的事實，用科學化數據呈現出來。這個數據對孕婦和老人很重要，因為他寧可多等五分鐘，搭到一班比較穩的公車，才不用在公車上抓桿子抓得那麼緊，所以我們就做了『公車舒適度評測 App』，鼓勵大眾攜帶手機、搭公車時使用。」

「我們將『公車舒適度』定義為『公車的搖晃程度』，也可以延伸到路平專案的道路顛簸偵測。一般走路的震動很小，但公車的震動很大，利用手機的三軸加速度計就能測量公車晃動程度，接著將震動量測換成舒適度分數。因為手機同時有 GPS ，可以知道這台公車的行車軌跡，藉以比對台北市公開資料中的公車即時軌跡，就能找出這台使用者的手機是在哪台公車上，連車牌號碼都能知道，藉以評比哪台公車開得比較穩。這個 App 獲得 2011 年『App Star 高手爭霸戰』社會組首獎，但一陣子後就沒有人在用了。因為 App 有生命週期，像 Pokemon GO 和 Angry Birds 當初那麼紅，現在還有多少人在玩？」

如果 Angry Birds 熱潮都會消退，我們的 App 憑什麼活這麼久？

「我們學到的經驗是，若要讓『公車舒適度評測』變得長久，大眾的手機不是一個好平台，因為我們帶手機是為了講電話，不是為了量這些事情，這和我們的使用習慣不一樣，也沒辦法請大眾上公車後還幫忙打開 App 測量，因為上公車後抓住桿子都來不及。後來我們想用開源的硬體來做簡單的設備，剛好搭上自造者運動（ The Maker Movement ），才有接下來的『空氣盒子』計畫。」

「但『公車舒適度評測』其實還有個應用機會，現在我父親因為行動不方便，會搭復康巴士去醫院。我發現復康巴士有的開得很好、有的很晃，輪椅上去都會綁安全帶，有的甚至開得會跳動，身為家屬會希望有個評鑑機制。復康巴士每台車都有 GPS 連線，業者或政府如果要評估復康巴士開得穩不穩，只要在上頭裝個一兩千塊的智慧型手機蒐集數據，也不用需要即時的網路傳輸，只要看記憶卡上的儲存紀錄就能知道今天巴士是怎樣的開法。」

做研究至今，覺得現實哪裡殘酷？解決的方式？

「以前遇到一個問題，大家會期待政府從上而下解決問題，但這樣不太容易推動大型計畫，因為上面的人不容易了解下面的人真正需要什麼，又要花很多錢，而且通常下面的人也會反彈。但無論『公車舒適度評測 App』或『空氣盒子』計畫，都是先找出大家需要什麼、關心什麼議題，我鼓動你、讓你有辦法做想做的事情，在協助你的同時也順便做我的研究，由下而上推動事情完成。」

空氣盒子的介紹網頁

「做研究需要大量 Data ，如果由上而下推行往往需要花費很多資源，但若找到大眾關心的議題，由下而上就能像滾雪球、越滾越大，只是需要一種包裝讓大眾接受你的想法。當對方認為『你是來幫助我的』，對方就會願意合作，例如『空氣盒子』的切入點是：我幫你知道現在的空氣狀況怎樣、幫你做分析、找出空氣污染的變化。」

要和參與專案的人站在一起、由下而上一起解決問題，而不是我想做什麼研究、我要你接受。

「合作時也要注意守住科學的立場。例如就曾經有訴求較強的議題團體找我們合作，但畢竟我們是做科學的人，雖然心理也許認同對方的想法，但還是要嚴守『讓數據說話』的原則，不要被帶著走。在台灣一旦被貼上特定立場的標籤，你的數據別人就再也不相信了，這是過程中學到的經驗。我們現在的合作對象可以是環保團體、政府單位、不同企業、不同社群，彼此之間靠著一條『線』互相合作，而這條『線』就是我們提供『正確的數據』。」

「平常學校都在講理論，沒有實際上戰場。理論的資料都很乾淨漂亮，可以做很多模型，但現實世界拿到的任何資料都很『髒』，要花很多時間清理資料。有些資料會有 outlier （異常值），有些有 missing data （缺失值），理論模型不一定套得上去。以前在學校都從理論出發，再去找實際觀測值，但現在實際的觀測資料就開放在這裡，就看你有沒有辦法解決問題。從這個角度出發，實作出來的東西馬上就會有價值，而且你會找到新的理論，這是一個很好的過程。」

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