Loading [MathJax]/extensions/tex2jax.js

1

6
0

文字

分享

1
6
0

「千足蟲」馬陸,真的有 1000 隻腳嗎?

李鍾旻_96
・2022/02/02 ・3083字 ・閱讀時間約 6 分鐘

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

每個人應該都見過馬陸,但肯定幾乎沒有人會願意去細數馬陸共有多少隻腳。

「馬陸」指的是倍足綱的節肢動物,我們在山區潮濕的環境、落葉堆裡、石頭下,都有可能會發現這群外表細長圓筒狀的動物。

比如說,你若在台灣北部的郊山健行遊玩,便常有機會遇到福爾摩沙山蛩(Spirobolus formosae formosae)這種馬陸。福爾摩沙山蛩屬於本土馬陸中的「大傢伙」,體長可達 10 公分,並且牠們的數量不少,是相當容易引人注目的種類。

福爾摩沙山蛩,台灣北部低海拔山區常見的大型馬陸,多棲息在森林邊緣。體色黑且體表具有許多紅色環紋,有時可發現牠們在樹幹、枯木或潮濕的地面活動。圖/作者提供

全世界已知的馬陸至少有 10000 種,壽命一般介於 1~10 年之間。大部分的種類行動遲緩,喜歡棲息在潮濕陰暗的隱蔽環境,但也有少部分種類能適應較乾燥的環境。

馬陸通常會在土壤表面穿梭,以死亡的植物殘骸、落葉等腐敗的植物性成分為食。部分種類的馬陸還能取食真菌、吸食植物汁液,而世界上也有少數雜食性的馬陸會取食動物殘骸。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

有些馬陸偶爾也出現在我們的生活中。像是擬旋刺馬陸(Pseudospirobolellus avernus)這種體長小於 3 公分的馬陸,有時便會沿著門縫、窗縫爬進潮濕的地下室或低樓層的住家。我們所栽種的盆栽,或者花市買來的培養土也可能因夾帶了特定馬陸的卵而導致牠們出現在室內。

擬旋刺馬陸,外觀紅褐至深紫色,分布台灣平地及低海拔地區,多棲息於土壤表面,有時會經由門窗縫隙爬進建築物內。圖/作者提供

名符其實的「千足蟲」?

馬陸是節肢動物中,足的數目最多的一群。或許部分人對馬陸這類「腳太多」的生物總有莫名恐懼感,特別是體型較大的種類,一些人見到牠們會感到心裡不太舒服。

但是關於馬陸的「腳」,確實是很有意思的一件事。應該很多人都聽過,馬陸又有「千足蟲」之稱。馬陸的英文名稱 millipede 源自拉丁文,其中milli 意指「千」,而 pede 則意指「足」。但牠們真有 1000 隻腳嗎?還是說,只是個誇大的形容而已?

先來認識一下馬陸身體的基本組成。馬陸的軀幹擁有眾多的體節,大部分的馬陸,體節數目一般在 20~100 之間。除了身體前端及末端的少數特定幾節外,大部分的體節,每節均長有 2 對纖細的腳。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

馬陸的軀幹確實長有非常多腳,然而大部分的馬陸,腳的數量大約介於 40~200 對之間。也就是說,許多馬陸其實只有 80~400 隻腳。以往人類的認知裡,僅有極少數的物種,會擁有超過 700 隻腳。

舉例來說,產於非洲的非洲巨馬陸(Archispirostreptus gigas),這種馬陸被認為是體型最大的馬陸,體長可達 30 公分,牠身上的腳總計大約在 256 隻上下。由此可見,體型與腳的數目未必是成正比的。

非洲巨馬陸體長約20~30公分,是目前全世界已知體型最大的馬陸,分布肯亞、坦尚尼亞等國家。圖/Wikipedia

直到 2020 年時,澳洲的生物學家在澳洲西部地下 15~60 公尺處的礦區,發現了一種前所未有,腳的數量「破紀錄」的馬陸,牠亦讓「千足蟲」的名號不再是言過其實!

這種馬陸身體纖細而無眼,學名被命名為 Eumillipes persephone。在採集到的樣本中,其中一隻體型最大雌性個體體長約 9.5 公分,身上具有 330 個體節,1306 隻腳(653 對腳),被證實為目前地球上擁有最多腳的物種。而學名中 Eumillipes 的涵義便是「真正的千足蟲」,persephone 則指的是希臘神話中的冥后波賽芙妮(Persephone),象徵這個物種長期棲息在地下深處。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

目前推測,這種馬陸細長的身體比例可能有利於在地底環境活動。並且,由於馬陸這類動物的身體體節並非終生固定,體節及足的數目往往會隨著蛻皮成長而持續增加,因此 1306 這個數字很可能還不是這種馬陸足數目的上限值。

澳洲發現的馬陸 Eumillipes persephone,體色淺,牠不僅身為腳最多的馬陸,更是目前地球上已知腳最多的動物。圖/WIikipedia

當馬陸在鐵軌上橫行

雖然馬陸往往行動緩慢又棲身在暗處,然而在某些地區,馬陸的數量與行為曾造成災難般的問題。相當有名的例子就是阻礙交通!

日本有一種會週期性大發生,俗稱「火車馬陸」(Parafontaria laminata armigera,キシャヤスデ)的種類,當這種馬陸數量多時,曾一度大量群聚在日本中部鐵路,導致鐵軌幾乎被淹沒,更迫使火車班次延後或停駛。

日本新聞台對火車馬路的報導。

澳洲過去也曾發生過相似的案例,在當地屬外來入侵種的葡萄牙黑馬陸(Ommatoiulus moreleti)也會爬上鐵軌。當火車輾過大量的馬陸,牠們流出的黏稠體液便有可能引發出軌事故,使得部分列車班次必須緊急取消。當然,數量龐大的牠們,有時也會爬進房屋,造成人們生活上的困擾。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

在台灣,常見的粗直形馬陸(Orthomorpha coarctata),在戶外有時能觀察到多達數百隻個體聚集的壯觀現象。幸好,牠們一般只在潮濕的土壤環境出沒,偶爾可能在建築物周圍活動,目前沒有發生過影響交通安全的重大事件。

粗直形馬陸,外觀深褐至黑色,身體側方具凸出的黃色板片。台灣平地及低海拔地區常見,有時會在一些潮濕地表環境成群出現。圖/作者提供

還是分不清馬陸跟蜈蚣嗎?

有些人或許會把倍足綱的馬陸,與分類上屬於唇足綱的蜈蚣混淆,但兩者之間其實有很大的不同,特別是足的數量。馬陸大部分體節各有 2 對足,蜈蚣則是大部分體節各有 1 對足。蜈蚣足的數量一般介於 21~23 對之間,數目也遠低於馬陸。另外,馬陸身體大多呈圓筒形,蜈蚣則身體較扁平。

馬陸不像蜈蚣那樣具有能用於攻擊的鉤狀毒鉤,因此幾乎不具危險性。但是當馬陸受到驚擾時,通常身體會捲曲成近似圓盤狀或球狀,並分泌出有異味或具刺激性的化學物質,藉以保護自己。除了部分馬陸的分泌物可能對人的皮膚造成刺激感,大部分常見的馬陸屬於無害的動物。

圖為護卵中的蜈蚣。可以觀察到蜈蚣大部分體節各有 1 對足, 且第一對足進化成鉤狀的毒鉤 。 圖/WIKIPEDIA

事實上,也有一些體型大或外觀特別的馬陸在市場上流通,為特定大眾眼中受歡迎的珍奇寵物。體型碩大且飼養難度不高的非洲巨馬陸,便是相當受人喜愛的種類。人為飼養下,非洲巨馬陸可存活約 5~10 年。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

另外像是福爾摩沙山蛩、琉球帶馬陸(Riukiaria sp.)等具有特殊體色或花紋的種類,因為被認為具有觀賞價值,也有不少人飼養。

琉球帶馬陸,外觀淡黃色,可發現於台灣中低海拔的森林環境。圖/作者提供
  1. First-Ever ‘True’ Millipede With 1,306 Legs Discovered Deep Underground in Australia
  2. The first true millipede—1306 legs long
  3. Every 8 Years, Swarms of Millipedes Stop Trains in Japan. Scientists Finally Know Why
  4. Amy Stewart. 2011. Wicked Bugs: The Louse That Conquered Napoleon’s Army & Other Diabolical Insects. Algonquin Books.
  5. 何淑鈴、王淑玉。2009。《馬陸 停看聽》。台北市教師研習中心。
-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度
李鍾旻_96
7 篇文章 ・ 8 位粉絲
目前大部分時間都在觀察、寫作和拍照,曾獲金鼎獎兒童及少年圖書獎、世界華人科普新秀獎、人與自然科普寫作桂冠獎等。著作:《台灣常見室內節肢動物圖鑑》(2021)、《自然老師沒教的事6:都市昆蟲記》(2015)。

0

2
1

文字

分享

0
2
1
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!

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

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?

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

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。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

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。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
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)。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

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!

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度

討論功能關閉中。