被揮之不去的負面想法困住了嗎？把它們「丟掉」就沒事了！

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！

• 作者 / 梅林．謝德瑞克
• 譯者 / 周沛郁

研究關係的學問可能令人困惑，幾乎一概含糊不明。是切葉蟻馴養了牠們所依賴的真菌，還是真菌馴養了切葉蟻？是植物栽培了共同生活的菌根菌，還是菌根菌栽培了植物？箭頭究竟指向哪一方？這種不確定性其實很合理。

我有位教授叫奧利佛．拉克姆（Oliver Rackham），是生態學家兼歷史學家，研究數千年來生態系如何受到人類文化塑造、如何塑造人類文化。他帶我們到附近的森林，解讀老櫟樹分枝的扭曲與裂縫、觀察蕁麻在哪裡特別茂密、注意樹籬裡有哪些植物、沒有哪些植物，由此告訴我們這些地方和人類居民的歷史。在拉克姆的影響下，我想像中區分「自然」與「文化」的明確界線開始模糊了。

之後，在巴拿馬做田野調查時，我見識了許多田野生物學家和他們研究對象之間的複雜關係。我跟蝙蝠學者開玩笑說，他們整夜醒著、白天睡覺，是在學蝙蝠的習性。他們問我，真菌怎麼把自己銘印在我身上。我至今還不知道。但我仍然納悶，我們這麼依賴真菌（真菌是我們的再生者、回收者、鏈接者，把這世界拼湊在一起），受真菌擺布的頻繁程度如何超出我們的想像。

即使有，也很容易忘記。我常常出神，把土壤看作抽象的地方，是概略化互動的模糊場域。我和同事會說這類的話：「某某某報告了一個乾季到下一個溼季之間，土壤碳大約增加了百分之二十五。」這也是情有可原吧？我們無從體驗土壤裡的荒野，以及其中生氣勃勃的無數生物。

我利用僅有的工具嘗試過了。我的數千個樣本通過昂貴的儀器，攪拌、用放射線照射、轟炸，把試管的內容物變成一串串數字。我花了整整好幾個月盯著一具顯微鏡，沉浸在充滿蜿蜒菌絲的根景；這些菌絲被凍結在它們和植物細胞交流的曖昧行為中。但我能看到的真菌仍然沒有生命，經過防腐處理，染上不真實的顏色。我覺得自己像笨手笨腳的偵探。在我蹲了幾星期，把泥巴刮進小試管的當兒，巨嘴鳥呱呱叫，吼猴咆哮，藤本植物糾纏，食蟻獸舔來舔去。微生物（尤其是埋在土裡的）不像活潑又迷人的地表大型世界那麼容易接近。要讓我的發現變得生動，讓這些發現加強、貢獻整體的了解，其實需要想像力。沒別的辦法。

在科學界，想像力通常稱作臆測，令人半信半疑；出版時，通常會強制附加健康警語。詳細記錄研究的一個要點，是徹底去除奔放的想像、過場劇情，以及上千遍促成一丁點發現的失敗嘗試。不是所有閱讀研究報告的人，都想辛苦嚼完這些小題大作的內容。何況科學家必須顯得可靠。溜到後臺，可能發現大家不大那麼像樣。即使在後臺，我和同事分享最深夜的沉思時，也很少深談我們如何想像（偶然或刻意的想像）我們研究的生物，不論是魚、鳳梨科植物、藤本植物、真菌或是細菌。承認我們一團混亂的想像、隱喻和沒根據的臆測，可能幫忙塑造了我們的研究，其實有點難為情。儘管如此，想像仍然是日常探究的一部分。科學並不是無情理性的活動。科學是（而且一向是）有情感、有創意、直覺式的，關乎全人類，而且對一個世界提出問題，這世界從來不是存在來給人編目、系統化的。每次我問這些真菌在做什麼，設計研究來試圖了解真菌的行為時，我不可避免要想像真菌。

LSD，迫使我凝視科學想像的更深處

有個實驗迫使我凝視科學想像的更深處。我報名參與一個臨床研究，調查 LSD 對科學家、工程師、數學家解決問題的能力有什麼影響。迷幻藥的潛能尚未開發，科學和醫學對這些潛能的興趣正在廣泛地復甦，而這研究正是其中之一。研究者想知道 LSD 能不能讓科學家進入專業的無意識中，幫助他們從不同的角度處理熟悉的問題。我們的想像力通常受到忽略，但應當成為臺上的主角、受到觀察的現象，甚至可能需要測量。全國各地科學系所的海報招募了一群兼容並蓄的年輕研究者（「你有個有意義的問題需要解決嗎？」）。這是很大膽的研究。有創意的突破不論在哪都很難促成，更不用說在醫院的臨床藥物實驗部門了。

進行實驗的研究者在牆上掛上迷幻的掛畫，設置音響系統播放音樂，讓房間亮著「月光」色的光。他們試圖去除場景的診所特質，卻讓那裡顯得更人工──承認了他們（科學家）可能對他們的主題內容造成的影響。這樣的布置凸顯了許多研究者天天要面對合理的不安全感。要是所有生物學實驗的受試者都能得到適合的情境光線和放鬆音樂，他們的行為會有多大的不同。

護士確保我早上九點準時喝下 LSD。他們仔細看著我，直到我吞下所有液體；液體兑入了一小酒杯的水。我躺在醫院房間的床上，護士從我前臂的留置針抽了一管血液樣本。三小時後，我達到「巡航高度」時，我的實驗助理溫和地鼓勵我開始思考「和工作有關的問題」。開始前，有一系列的心理測量測驗和人格評估，要求我們盡可能詳盡地描述我們的問題──我們探索過程中可能辛苦拆解的打結難題。把那些結浸在 LSD 裡，或許能讓結鬆脫。我所有的研究問題都和真菌有關，想到 LSD 最初是從糧食作物中的真菌裡萃取出來，我就覺得欣慰；那是我真菌問題的一個真菌答案。會發生什麼事呢？

——本文摘自《真菌微宇宙：看生態煉金師如何驅動世界、推展生命，連結地球萬物》，2021 年 8 月，果力文化。