低生育率的主因並非不生孩子？——人口學家鄭雁馨談少子化

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！

爸爸媽媽總是常常告訴我們：「不要浪費食物」、「吃不完倒掉很可惜」，但是你可知道，售出的食物最浪費的地方在哪裡？餐廳？商店？家庭？

根據聯合國糧食及農業組織（簡稱 FAO）統計，2019 年賣給消費者的食物中，有 11% 的浪費在家庭，佔最大比例，其次是餐廳的 5%，最後是商店的 2%。

沒猜到吧？食物浪費最常發生的地方竟然在家裡！

但明明餐桌上的食物都有吃完，到底「浪費」在哪裡呢？

回想一下自己有沒有過這樣的經驗，興致勃勃採購了新鮮食材放進到冰箱，結果它們的存在就默默被遺忘，直到過了保存期限才再度出現……。或是看到買二送一、第二件五折、大分量包裝的即食品或零食，然後就買了超出實際需要的食物，是不是很多人發生過這些事情呢？

不管是買太多、煮太多還是放太久，都形成了剩食，而剩食的下場，常常是被直接丟棄，我們當然不是故意買食物來扔掉，但是全球每天被丟棄的食物卻是非常可觀。

餐廳和商店則大都會量入為出，精準控制食材供需量，以避免成本浪費。相對的，我們也應該對家裡的吃有所規劃，才不會造成無謂的浪費。

減少剩食，從我們自身做起，除了儘量吃完食物，還要一起多留意烹煮的份量，幫忙檢查食物存量、適量地採購，這些都是我們日常中就可以做出的愛地球表現！

• 作者／numeracy

孩子還在小學階段時，爸媽如果時間允許，多半會幫忙看看孩子的功課。有些父母特別認真，會陪孩子一起寫回家作業。照理來說，有父母的客製化指導，理當成績會有所進步。然而，幾年前有一項研究發現一件殘酷的事實：某些父母花越多時間指導，孩子的數學成績反而越差。

適得其反的數學陪伴研究中這麼說：「在缺少 XXX 的前提下，儘管父母立意良好，願意指導孩子寫作業，但這項舉動卻適得其反（backfire），對孩子的數學成就有著負面影響。」

這個 XXX 就是「對數學的正面態度（positive math attitude）」。用更學術一點的說法就是，這些父母患有數學焦慮，例如害怕、討厭、認為不實用等等對數學的負面態度。

研究結果說明什麼？

研究針對四百多組低年級家庭，進行長達一年的調查，包括學年初、學年末孩子的數學成績比較，以及學年中調查家長的數學焦慮程度。後者有幾套常用的問卷，如果大家有興趣的話歡迎留言「+1」，之後我們再來將幾套問卷翻譯給大家。

研究發現，當父母有嚴重數學焦慮時，父母越幫助孩子寫回家作業，孩子成績會越差。

這邊的 y 軸「預期一學年的數學成長」即是字面上的意義，1.0 表示學了一學年，也具備了一學年該累積的數學能力，0.8 則表示只有學到 80% 的能力。可以看見，如果父母有嚴重的數學焦慮，認真教了孩子一年，孩子卻只能學到六成。諷刺的是，這些父母不幫孩子看作業，孩子的成績還比較好。跟同樣不怎麼教，父母也沒有數學焦慮的孩子差不多。

挖掘背後的原因

明明小學數學難不倒爸媽，為什麼會有這種讓人喪氣的「越教越差」結果呢？研究發現，這可能是因為數學焦慮的父母在不經意間作了以下幾件事：

1. 讓孩子感受到自己討厭數學、認為數學沒用等想法。這些由父母傳遞出來的負面態度會讓孩子失去動力（demotivate），從而減少學習的心力、時間。學得比較少，容易表現不佳，表現不佳，接著孩子便也開始對數學感到焦慮。
2. 當孩子表現不好時，有數學焦慮的父母容易較沒耐心，或流露出挫折感。這其實不一定針對孩子，有些只是連結到自己過去的學習經驗。但，這樣的態度對孩子來說可能是種無形的懲罰。
3. 當父母有數學焦慮時，比較傾向使用固定的思考模式與解題策略，如果跟學校老師的解法不同，但雙方又各自堅持己見時，孩子就會感到困擾。

不需要放棄與孩子互動

老實說，這項研究結果還真是有些令人喪氣，明明是為了孩子好，到頭來卻好像害了孩子。「我可能也有數學焦慮，那以後我還是不要教孩子好了。」或許有爸爸媽媽此刻已經這麼想了。從研究結果來看這樣或許會有幫助，而且還落得輕鬆，可這終究是比較消極的做法，我相信原本就願意花時間陪孩子寫作業的爸媽，應該會希望能有更積極的應對。

答案也不難，其實就是只要我們為人父母不害怕數學，能對數學具備正面、積極的態度，或是在教導孩子時，能先具備一些簡單的教學知識，引導技巧。這樣應該就能避免越教越差的狀況。更重要的是，往好方面想，這項研究至少有可能打破了一項迷思：

數學不好不一定是「遺傳」，更有可能是後天不經意的互動所造成的負面影響。

只要是後天因素，就是我們能一起克服的。之後，我們將分享更多幫助爸媽與孩子互動數學的小技巧，與更多有價值、有趣的研究成果！

• Maloney, E. A., Ramirez, G., Gunderson, E. A., Levine, S. C., & Beilock, S. L. (2015). Intergenerational Effects of Parents’ Math Anxiety on Children’s Math Achievement and Anxiety. Psychological Science, 26(9), 1480–1488.