大科學人專訪｜龔建嘉：「將日常體驗轉換為人生資產」是一輩子持續成長的關鍵

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！

• 本文轉載自 LIS情境科學教材

自己可以選擇想做的事是很棒的事

Ｑ：黑嘉嘉在國小、國中、高中分別遇過什麼「有成就感」或是「特別挫折」的經驗？

我的媽媽是數學和英文老師，因為姊姊國中要開始自學，我就跟著姐姐自學，後來國中就到美國讀書，小時候媽媽給了我很多的學習資源，比方說圍棋。

我在美國念中學是兩點半就下課，學業滿輕鬆的，每週五學校規定老師不可以給學生出作業，週末要好好去玩，禮拜一會比較晚上課，整個設計都是非常人性化。我們有一堂課，是可以自己選擇要上什麼，像是電腦、合唱團唱歌、美術。這三堂課是妳可已自己選擇要上哪一堂課，這樣可以自己選擇是很棒的事情！

整個求學過程算是滿快樂的，應該算是滿順利的。

沒有環境就自己創造

Ｑ：你覺得什麼是學習過程中最重要的關鍵？

我覺得有興趣是最重要的，我到美國之後，是完全沒有圍棋的環境，在美國找不到圍棋老師，也找不到會下棋的任何人，我有點靠著自學，在網路上自己找對手下棋，自己看棋譜，自己覆盤。因為我對圍棋很有興趣和熱情，所以我願意花很多間，哪怕我沒有環境，我也自己創造環境給自己。

除了學習動機獨立思考和勇於嘗試同等重要

Ｑ：自學的過程中是否遇到挫折和挑戰？又如何解決困難和挑戰？

我覺得當我在台灣我有圍棋老師的時候，我發現老師說什麼，我就聽什麼，沒有真的理解。比方老師說要下這裡好，我不知道為什麼，我下次就下這裡，但我沒有真的就理解為什麼要下這裡，到美國沒有老師，我就必須全部自己思考，那為什麼下這裡呢？到底好在那裡？我就開始不下這裡，看看會發生什麼事，在這一次次的失敗中學習，自學的過程當中會發現很多過去沒有想過的問題。

除了動機之外「獨立思考的能力」、「嘗試」也同等重要，得自己思考和理解過後才會變成你自己的，如果硬背可能很快就忘記了！

小朋友能夠擁有選擇的權利

Ｑ：給台灣教育的建議？

就我過去在台灣唸小學的經驗，我覺得最大的問題就是我會被強迫去背很多東西，這些東西考完試之後就忘光了，之後也是完全不會用到，還有一次台語課我考了一百分，事實上我一句台語都不會講，我就覺得很離譜，一句都不會講怎麼會考到一百分，這個情況是不正常的，不應該出現這樣的情況，運用應該是最重要的，不應該是我考了一百分覺得自己很棒，但那應該是要有慚愧的心情，我考了一百分但我一句台語都不會講。應用才是我覺得更重要的事情！

我會希望小朋以能夠有更多選擇的權利，他們可以選擇喜歡什麼，自己想要學習什麼，也喜望他們能夠有更多獨立思考的能力，這也是需要老師去帶領他們，學習獨立思考。

響應本次「LIS 第二季大科學計劃」， 黑嘉嘉分享給我們的大科學人宣言：

❛❛ 人生如棋，在 19 X 19 的棋盤宇宙中，學習處事真理；落子無悔，每個選擇都牽動著下一個結果。  ❜❜  ——黑嘉嘉

人生如棋，落子無悔，是黑嘉嘉喜歡的圍棋格言，棋盤上的道理都是可以運用到科學和生活當中。在這邊也跟大家分享「黑嘉嘉的圍棋線上教室」最近剛好滿一週年，科學是生活，生活是科學，如果你對棋盤中的思考模式想進一步了解，歡迎大家報名體驗，有成人和小朋友的課程可以試上哦。

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他是胡子 Huzi，是台灣少數以實驗型內容為主的 YouTube 創作者，更被網友戲稱爆炸系創作者，也許你會很意外，這位胡搞小子在成為百萬訂閱 Youtuber 之前曾經是一位老師！

家裡開補習班、大學成績恰恰落在師範、教育大學的胡子，走向教職似乎是老天爺為好人為師的他預備了一條安全且穩定的道路，然而當胡子進入體制內的教育現場，亦或是協助父母經營家裡的補習班，他發現自己沒有辦法專注在喜歡的教學上，更多的時候他需要教的不是小孩而是孩子的家長。

在自我探索的過程中，胡子被 Youtuber 這個職業給吸引，他勇敢的放棄、勇敢的相信，果斷離開碩士學位的最後一哩路，突破舒適圈為自己的選擇拼搏。現在的胡子繼續把「好人為師」的精神放在影片創作裡，藉由數位傳播的影響力，把他相信的教育理念、價值觀加進去，這一回成為創作者，他可以放心胡搞各種被束縛的框架，帶著更多的大小朋友一起胡思亂搞！

胡子的人生故事和教育觀點，邀請你一起往下閱讀>>>

順勢而為成為教育者

Ｑ：胡子是怎麼樣走上教職這條路？

會往教職走完全是順勢而為，我家裡本身其實都是老師，我的爸媽有經營一家補習班，我高中沒有特別愛念書，就念著念著剛好指考分數坐落在教育學院、師範學院，我就想說未來如果可以當個老師，就可以在家裡補習班幫忙，當老師對當時的我而言最安全最穩定的道路。

自己也有一點點「好為人師」的特質，在教別人讓別人變好的過程，可以讓我感受到成就感。一個人能因為我而進而改變，會讓我感到高興，覺得當老師這途應該滿適合我的。

不過到了第一線的教學現場，才發現我是喜歡教人，但學校體制的老師除了把學生帶好，還有很多很多很多很多…….繁瑣和我不想處理的事情，比方說跟家長溝通，小的要教，大的也要教，還要處理學校交代的一些意義不明的行政事務，總覺得很多事有更好的做法，但常常不能盡如人意。

後來我的心力主要放在補習班這邊，然而來到補習班的學生，最主要的目的就是要提升課業成績，有一些教學理想又不一定能放在補習教育裡，之前在學校碰到的家長問題也還是存在。

比方我曾經有個學生有注意不足過動症（ADHD），但因為他是長子長孫，全家對他寄予厚望，希望這個孩子未來能當醫生，當時我主要帶他數學和自然科學，從一開始的七八十分，慢慢到平均到九十、九十五分，但家長看到進步只覺得「為什麼都到九十了，還是不能到達一百分」，他的才華不應該往醫生的方向過去，在他讀書的過程中，我可以感受到他是讀得很痛苦。

因為補習班是家裡開的，除了教學我也要處理行政事務，想到未來十年、二十年如果還要過著這樣的生活，我知道自己沒辦法這樣下去，一直以來我都告訴學生要多方嘗試，勇於追求自己的夢想，但到頭來我發現我自己才是那個不滿現狀卻又不敢跨出舒適區的人，於是我在碩三那年毅然退學離開教育研究所、離開教學前線，先去當兵再慢慢思考自己到底該何去何從，後來才在替代役服役期間發現 YouTube 這條路。

試著為自己創造工作

Ｑ：什麼樣動機開始經營 Youtube 頻道 ？

我從研究所退學之後，在替代役服役期間花了大量的時間思考自己的各種可能性，低潮時就看一些雞湯影片來振奮自己，偶然間發現原來經營 YouTube 可以作為一個職業，而且收入可能可以很不錯！ 於是我花了大量的時間研究，本來是因為之前受到很多翻譯的雞湯影片鼓舞，所以想當個翻譯 YouTuber，提升語文能力的同時又可以讓我翻譯的影片發揮影響力，鼓舞更多像我這樣對人生感到徬徨的年輕人。

但後來發現這樣很容易遇到版權問題，而且既然都要花時間了，為何不用來投資自己？於是我轉而朝向當時很喜歡的 Hajime 社長、人生肥宅 x 尊那種快節奏的「開箱＆實驗」路線前進，畢竟這種內容的題材源源不絕而且永遠都會有市場，再者，只要觀眾對我的形象開始產生信任，我也一樣能發揮雞湯影片一般的影響力來改變大家，畢竟就我以前的經驗來說，學生總是在他們最喜歡的老師所教授的那個科目展現出最高的學習熱忱，因此我給自己一年的時間，從零開始學習影像剪輯、社群經營、企劃籌備、等等全新知識，慢慢地走到今天。

人生就是需要勇敢的相信、勇敢的放棄

Ｑ：放棄教職，家人得知胡子當初要成為 Youtuber 的反應？

從小家人都蠻放任我自由發展興趣，但他們可能有發現我並沒有真的發展出什麼興趣，如果不接補習班、不當老師，我也沒有什麼特別能工作謀生的技能，他們就覺得我好好接管家裡的補習班就好，他們也可以退休，我越長越大他們希望我當老師接補習班的期望也越來越強烈和明確。

當我做了從研究所退學的決定，家人一開始得知也很崩潰，說我都已經讀到碩三了，為什麼不咬著牙把論文寫完，當時他們對我要當 Youtuber 的想法是很不能諒解，因為在他們的認識中並沒有這樣的職業，他們會覺得很危險風險很高，也是擔心我拉，全天下的父母都是這樣的！

瘋子的定義，就是重複做一件事情卻期待得到不同的結果

Ｑ：胡子選擇這句科學人宣言的原因？

我覺得科學很多理論定律都可以運用在現實生活中，例如自然科學很強調的是科學的再現性，如果完全重複同樣的動作，理論上都應該要得到同樣的結果。

在日常生活中，如果你想要得到不同樣的結果，但你又不改變你的生活，是不可能會有所改變，比方說想要減肥，但又不運動不改變飲食習慣，想要找理想伴侶，但用同樣的擇偶邏輯，也不改變自己的身心狀況和生活習慣，你永遠都只會找到一樣的人，只是換著不同的名字罷了，所以我覺得這句話放在生活其他地方也都是很好用的。

響應本次「LIS 第二季大科學計劃」，胡子 Huzi 分享給我們的大科學人宣言：
❛❛ 瘋子的定義，就是重複做一件事情卻期待得到不同的結果  ❜❜
——愛因斯坦

胡子分享的科學宣言，恰巧呼應著他的人生抉擇，因為看見體制教育、補習班教育裡的限制，他勇敢的跨出改變，為自己開創新局。科學定理不只能存在科學課本裡，我們也能活在這些道理之中！

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