按鈕要多大？費茲定律告訴你

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！

「這段時間，我們一直納悶控制的方法在哪裡……」
「沒想到就是我們自己。」

——《人生複本》 Blake Crouch

有沒有注意自己的日常用語會跟自己經常接觸的朋友們越趨接近？像是辦公室有人開始講：「是在哈囉？」身旁會也越來越多人在不經意間說出：「是在哈囉？」我們跟某個朋友聊天時，如果對方原本都沒有在用貼圖，但是突然有一天他/她開始用了貼圖，我們也開始跟著用貼圖來回應對方。

用語上的一致性 （lexical alignment / lexical entrainment）能夠讓人跟人之間距離更靠近，增加彼此的信任感。不僅在語言上，行為上一致性（姿勢、動作等）也能在兩個溝通越來越順暢的人們身上觀察到，而且人們在沒有察覺的情況下，對於那些語言與行為跟自己一致的人也展現較多好感。

語言一致性的涵蓋範圍廣泛，包含用詞選擇、腔調、語速，甚至是修辭結構。

舉例來說，當我們在跟朋友描述自己所在的位置時：「我在地下室一樓」此時，對方比較有可能回應「我在地下室二樓」，而不是「我在 B2」。

但人與人之間對話時的用語一致性跟語音助理設計有什麼關係呢？

無論與人或電腦對話，我們都會配合對方的用語

我們可以透過瞭解人跟電腦對話的時候，是否也會出現這樣的用語一致性。在這個實驗當中，研究者們會讓使用者分別跟三個不同的角色語音對話對話，分別是：

• 真人
• 較舊版本的電腦
• 較新版本的電腦

而且使用者們會明確地被告知即將對話者的身分。如果是舊版電腦，就會看到一個螢幕開機畫面上寫著是 1987 年的作業系統版本；如果對話的是新版電腦，就會在螢幕上看到 2003 年的作業系統版本。

接著，請使用者在實驗過程中分別跟三個不同的角色互相看著圖片描述一個物品，例如：看一張電燈的圖片。不過「電燈」的另一個稱呼也可以是「檯燈」，這時候研究者就讓他們輪流向對方說出照片裡的物品，進而讓研究者們分析使用者會不會因為對方用了某個詞彙，後續再看到同樣的圖片時也用同樣的詞彙。

結果發現，是的！使用者不但會配合另一個人的用詞方式，也會配合電腦的用詞。

即便使用者知道自己在跟電腦對話，當電腦一直用固定的詞彙描述圖中物品時，使用者的描述用詞也會配合電腦，就如同配合人一樣，用同樣的詞彙來描述物品。

但是這種用同樣詞彙的配合程度不同，當使用者知道自己在跟一個舊版本的電腦對話時，配合的程度就高於最新版本的電腦或是人類。也就是說，當我們知道電腦可能「比較笨」的時候，我們就更容易去配合它的用語。而這個效果透過很表面的知覺操弄就可以做到，就像實驗中讓使用者看到不同版本作業系統就會達到配合程度不同的效果。

不只用詞，在句子結構上也會配合語音助理

除了看字彙選擇是不是會有一致性，研究者們也發現當請使用者分別跟另一個真人、另一個發出機器音的語音助理、另一個擬人聲的語音助理對話，無論和誰對話，使用者自己的句子結構都會有配合對方的傾向。

研究者們邀請使用者向三個不同的角色互相描述圖片中的畫面，從中我們可以發現兩個不同的描述方式：

• 左圖：「大明給小王一張卡片」＝「大明把卡片給小王」；
• 右圖：「一個藍色的圓圈」＝「一個圓圈是藍色的」。

接著讓使用者分別跟三個角色輪流描述多長不同的圖片給對方聽。結果發現，如果對方一直用「A 把（物品）給 B」或是「形容詞 + 名詞」這種結構來描述圖片的話，自己後續描述圖片的方式也會趨向這個方式。

所以，無論跟自己對話的是人，或是機器音的語音助理，還是擬人聲的語音助理都有同樣的效果。

利用人們「一致性」本能，互動設計讓語音助理更好用

從我們與語音助理的互動經驗中可以發現，只要語音助理無法辨識我們說出來的內容，就無法給出符合期待的回應，所以自然語言處理（Natural language processing, NLP）的專家們持續發展語音辨識的技術。然而在新技術尚未推出之前，我們其實可以從人機互動的角度來修正語音助理的設計。

以本次回顧的系列研究的結論來說，人會隨著溝通對象而改變語言使用習慣，包含用語、句構。尤其當人認為電腦越不聰明時，配合程度越強。因此，設計師們不妨根據現有技術，先讓語音助理講出一些簡單的句子結構來開啟對話，再引導使用者也使用相似的簡單結構來回覆，而不是一定要專注在設計出能夠進行複雜對話的語音助理。

例如：當我們透過 Hey, bot 喚醒語音助理後，先讓語音助理說出：「嗨，下指令」這個簡單的句子結構，進而引導使用者說出：「好，播音樂」。

從系統設計角度來看，這麼做能在一開始就讓使用者在不知不覺中說出系統比較容易辨識的指令。就像我們在跟小小孩對話的時候，當他對我們說：「我要車車～」的時候，自己也會很自然的回應：「車車給你～」。

如此一來，使用者就不會因語音助理辨識錯誤而太失望了，不是嗎？

延伸閱讀

• 語音助理在不同情境下的設計考量
• 我們應該要設計「對話」還是設計「系統回應」？

感謝沈奕超、張元嘉提供編輯建議

參考資料

1. Cowan, B. R., Branigan, H. P., Obregón, M., Bugis, E., & Beale, R. (2015). Voice anthropomorphism, interlocutor modeling and alignment effects on syntactic choices in human-computer dialogue. International Journal of Human-Computer Studies, 83, 27-42.
2. Branigan, H. P., Pickering, M. J., Pearson, J., McLean, J. F., & Brown, A. (2011). The role of beliefs in lexical alignment: Evidence from dialogs with humans and computers. Cognition, 121(1), 41-57.

大家有從厚重的報名資料裡面找到一個報名者的經驗嗎？或是從厚厚一疊文件裡面找出一筆想要的資訊？是不是想要快速的找到資訊，但是看了兩三遍都找不到東西，結果放慢速度，最後卻在已經瀏覽了好幾遍的地方找到想找的東西呢？

大腦的偷懶小撇步：注意力瞬盲

其實這也是一種大腦的限制，我們的注意力其實十分有限，一次只能專注在一兩種我們覺得重要的事物上。還記得我們在不注意盲視：如同保護色般的視覺效應中所提到的大猩猩實驗與自己可以嘗試的尋找紅色實驗嗎？這些都是大腦注意力限制的好例子。但是這些都只能解釋我們的看不到我們沒有在注意的東西，為什麼我們不能從大量的文件與資料中找到我們「明明就很想要」的東西呢？

這是因為我們的注意力其實有非常短暫的注意力盲視效應。所謂的注意力盲視，就是當我們從許多的資料裡面看到一個我們認識的東西的時候，大腦會突然的消耗大量的資源處理這個我們所熟識的東西，然後在後面短暫的半秒間，注意力都被剛剛那個東西所吸引了。因此，雖然我們的眼睛好像依然在掃視畫面上的資料，但其實在這短暫的時間裡面，大腦根本還沒有機會處理他們。

我們的腦袋很愛偷懶，有好多「小撇步」來減輕他工作的負擔。但這個效應也很有趣，也許大家可以自己隨便找個有很多資料的文件試試看，先決定個目標，然後快速的掃視幾遍看看能不能找到自己想找的東西。如果找不到，那麼放慢速度再找看看，當你發現了想要找的目標的時候，看看目標的前後左右，是不是有你其實很熟悉的文字或圖形比目標先搶走了你的注意力呢？

大海撈針

注意力瞬盲有許多研究被應用在文字、 閱讀與介面上。一般來說我們在放置導覽或其他資料的時候，如果資料量很大，就會很容易讓使用者找不到他們所真正要尋找的目標。舉例來說，在購物網站的導覽列上面，一次呈現大量的分類標籤，可能反而讓使用者要來回找更多次才能找到他想要找的東西：

因此這個問題最近也出現了許多解決方法，其中一種就是把希望使用者第一個看到的東西用不同的顏色或背景特顯出來，這種方法的交換條件就是雖然你希望使用者看到的東西他看到了，但是他可能更容易忽略這些東西旁邊的事物。

或是也可以嘗試透過分類的方法把導覽選項「摺疊」起來，除了可以大量減少需要使用者尋找的項目以外，也可以透過介面分類來幫助使用者記憶他們所尋找過的東西。

小心的使用注意力瞬盲效應所產生的結果，千萬不要不小心把重要的東西反而隱藏在瞬盲的陷阱裡。既然我們的大腦這麼愛偷懶，那麼就得由我們來幫忙他做個體貼的設計啦！

延伸閱讀：

• 像魔術師一樣的視覺盲點
• 不注意盲視：如同保護色般的視覺效應
• 幫 UI 分類，我們是如何記憶的？

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