葉子怎麼會長果實？貓咪最愛的蟲癭果出現也是因為它？昆蟲寄生下的傑作——「蟲癭」

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！

養過貓的人都知道，當貓咪聞到貓薄荷 (Nepeta cataria) 和木天蓼 (Actinidia polygama) 都會產生類似人類吸毒的反應，我們也將這些植物稱為貓草，或是「貓大麻」，幸好貓咪對這些植物倒不會真的成癮，只是每次吸到後的反應都不禁讓人莞爾一笑。

不過，究竟為何貓咪會對這類植物情有獨鍾呢？日本的研究團隊發現，這些植物可能含有特定的成分，不僅會讓家貓嗨翻，連老虎都無法抵抗它的魅力！此外研究團隊也發現，這些植物具有驅蚊能力¹。

不只貓咪會ㄎㄧㄤ掉，連獅子都逃不了！

許多動物碰到特定植物產生的芳香類化合物，都會有特定的行為，這其中最為人所知的就是家貓 (Felis silvestris catus) 遇到貓薄荷和木天蓼了。

當牠們聞到這些植物後，典型的反應如下：

用頭、臉去磨蹭該植物，或直接啃咬、舔拭該植物，接著用整個身體翻滾並接觸該植物，同時也會伴隨著恍神、流口水、發出嗥叫或喵聲等反應。

有趣的是，除了家貓，其他「大貓們」聞到貓薄荷和木天蓼也有相似的反應，如老虎、獅子、獵豹等。

一時吸草一時爽，一直吸草卻不能一直爽

這些行為大約會持續 5 到 15 分鐘，接著約有兩個小時左右，家貓就不會對這類植物有反應了，但過了這段時間後，如果又讓家貓聞到這些植物，又會再一次嗨起來！

雖然貓咪們的這些反應看起來很像人類吸毒後的反應，好在這些植物並不會對貓咪產生生理上的傷害、也不會使其成癮，因此貓薄荷和木天蓼目前廣泛被愛貓人士使用在寵物玩具中。

不過並非所有貓都對這類植物有反應，約有三分之一的貓聞到貓薄荷不會產生上述的興奮行為，目前科學家認為，這可能與遺傳有關。

對於貓薄荷不敏感的貓咪，若給牠們木天蓼、纈草 (Valeriana officinalis) 或新疆忍冬 (Lonicera tatarica) ，也有可能讓牠們產生興奮反應，這可能是因這些植物所含的芳香類化合物各不相同導致。另外幼貓和老貓對這類植物通常也較無反應。

讓喵星人嗨翻的特殊物質——荊芥內醇

貓對木天蓼的喜愛，在日本甚至有名到在江戶時代的浮世繪中，都有畫出貓咪聞到木天蓼後的反應，日本也有這樣的諺語：「給貓木天蓼」，來比喻很喜歡或很有效果。

不過貓咪為何如此酷愛貓薄荷、木天蓼這類植物？這樣的反應究竟對牠們有甚麼幫助呢？日本的研究團隊對此展開了研究。

他們首先磨碎木天蓼的葉子，並將其中的成分一一分離出來，並點在紙上讓貓一樣一樣的去聞，最終成功發現一個會讓貓有反應的物質——荊芥內半縮醛（nepetalactol）。

荊芥內醇和過去在貓薄荷中發現的荊芥內酯（nepetalactone）結構很類似，而荊芥內酯已證實正是讓貓咪產生興奮反應的物質²。

接著，他們將帶有荊芥內醇的紙和泡過生理食鹽水的紙給家貓聞，大部分的家貓都對有荊芥內醇的紙有興趣，生理食鹽水的則乏貓問津。

除了家貓，他們也獲得大阪市天王寺動物園與神戶市王子動物園的協助，讓美洲豹、花豹、山貓也進行測試。結果和家貓一致，這些大貓們也只對有荊芥內醇的紙有興趣。

研究團隊也測量貓咪們在聞到荊芥內醇五分鐘後其腦內啡（β-內啡肽，beta-endorphin）的量，他們發現在聞過荊芥內醇後，β-內啡肽的量比起只聞過生理食鹽水的組別，有顯著上升。

這也許可以解釋為何貓咪為何對木天如此難以自拔，因為貓咪聞到木天蓼內含的荊芥內醇後會產生大量腦內啡，讓牠們快樂似神仙！

蹭一蹭不止更快樂，還能趕走討厭的蚊蟲

現在知道木天蓼會讓貓咪產生快樂反應，但究竟為什麼牠們會如此喜歡木天蓼呢？可惜我們不懂貓語，無法直接詢問貓咪們。

不過研究團隊決定把目光放在荊芥內醇的功能上，先前的研究發現，貓薄荷中的荊芥內酯具有「驅蚊能力」³，因此他們推測荊芥內醇應該也有類似的功能。

研究團隊將荊芥內醇塗在已鎮定的貓咪頭上，並放出蚊子 30 隻蚊子，發現塗有荊芥內醇的貓咪頭上，蚊子停留的數量約是沒有塗荊芥內醇的一半，顯示荊芥內醇確實有一定的驅蚊能力。

知道荊芥內醇的可能功效後，研究團隊嘗試將帶有荊芥內醇的紙貼在牆壁或天花板上，結果顯示貓咪雖然不會在紙上打滾，但仍會不畏艱辛的不停用頭去磨蹭紙張。

為什麼要一直蹭紙張呢？研究團隊認為貓咪的舉動是為了要讓身體沾上荊芥內醇。

研究團隊猜測，貓科動物的祖先可能曾不小心擦上貓薄荷或木天蓼這類植物在身上，而這個不經意卻意外地防止蚊子，更可以避免蚊子帶來的寄生蟲和傳染病，從而讓牠們演化這項喜歡這類植物的重要行為。

不過，貓咪是否會為了驅蚊而有意識地去擦貓薄荷／木天蓼？而這個行為又為何會觸發貓咪的腦內啡大量產生？這些都有待更多研究證實。

資料來源：

1. The characteristic response of domestic cats to plant iridoids allows them to gain chemical defense against mosquitoes
2. The evolutionary origins of the cat attractant nepetalactone in catnip
3. American Chemical Society. “Catnip Repels Mosquitoes More Effectively Than DEET.” ScienceDaily. ScienceDaily, 28 August 2001.

貓皇帝可不單是貓奴這麼稱呼，牠們或許也真的覺得自己就像不可一世的皇帝，蹲據在衣櫃上、樓梯間、電視上，向下俯瞰紛擾的人世，散發一種渾然天成的孤傲氣質。但無論再怎麼端莊的貓，聞到貓薄荷之後，也會不顧形象地翻滾、磨蹭，就像嗑了藥一樣。究竟是為什麼貓薄荷會讓貓這麼High？

貓薄荷（Nepeta cataria），其實是一種荊芥屬的植物，和薄荷（Mentha）不同。早在200多年前，博物學家約翰雷（John Ray）就已經注意到貓薄荷會讓貓「幸福到想翻滾」，不過一直到了1960年代，才開始有科學研究這個現象。當時還是哈佛大學博士生的陶德（Todd, N. B.），是第一位用科學方法研究「貓薄荷狂熱」的科學家。

他發現，貓薄荷含有一種叫荊芥內酯（Nepetalactone）的化合物，是讓貓咪為之瘋狂的關鍵。荊芥內酯和公貓尿液中的某些代謝物相似，於是母貓聞了以後會有類似發情的反應 [1]。但是3年後，帕雷（G F Palen）和戈達德（G V Goddard）發表的研究則認為，荊芥內酯可以讓貓咪表皮更敏感，打滾可以讓牠們感覺舒服一些 [2]。無論是什麼原因，荊芥內酯確實是讓貓咪High的關鍵。

雖然陶德發現荊芥內酯和公貓尿液中的某些成分相似，但荊芥內酯卻不是像費洛蒙一樣作用。費洛蒙的感官是「犛鼻器」（vomeronasal organ, VNO），是在嗅覺以外的另一個化學受器。1985年一篇研究中，研究團隊移除了貓咪的犛鼻器，發現貓咪對貓薄荷仍然非常狂熱，但是移除嗅球後，貓咪就對貓薄荷明顯冷靜許多。因此，研究團隊認為，貓咪是藉由嗅覺接收到荊芥內酯，才引起古怪行為的 [3]。

貓咪要過了6個月大之後才會對貓薄荷有反應，但並不是所有貓咪都會對貓薄荷有反應，大約一成多的貓咪對貓薄荷無感。陶德觀察了84隻貓咪之後，在他1962年發表的研究中認為，貓咪對貓薄荷有反應，是一種顯性的體染色體遺傳，而且和毛色遺傳無關 [4]。就像中學生物課教的Aa×Aa普氏方格表（Punnett square）一樣，假如貓爸媽都是對貓薄荷有感的異型合子Aa，那麼就有四分之三的機會生下對貓薄荷有感的貓小孩。

此外，陶德也發現不只是家貓，其他野外的大貓，像是豹、山貓、非洲獅也會對貓薄荷有反應，實在很難相信印象中威猛的萬獸之王，會像小貓一樣翻滾、磨蹭。Hayashi曾經測試貓薄荷對數種動物的反應，包括狗、兔子、老鼠、豬…等等，結果發現只有貓會對貓薄荷有反應 [5]，好在這項研究沒有讓貓薄荷改名。

大貓對貓薄荷狂熱的影片，來自Big Cat Rescue。

貓薄荷含有的荊芥內酯除了可以讓貓皇上龍心大悅之外，科學家還發現，荊芥內酯驅逐蟑螂的效果是市售驅蟲劑主要成分DEET的100倍 [6]。除了貓薄荷，西歐甘松香（Valeriana celtica）也含有荊芥內酯，還有被稱作木天蓼的葛棗獼猴桃（Actinidia polygama）、纈草（Valeriana officinalis）所含的獼猴桃鹼（actinidine）、草蓯蓉（Boschniakia rossica）的草蓯蓉醛鹼（boschniakine）和草蓯蓉內酯（boschnialactone）、睡菜（Menyanthes trifoliata）的mitsugashiwalactone ……等等植物，總共有14種化學分子已經被研究證實能引起「貓狂熱」。

有趣的是，有些蟲子也能讓讓貓為之瘋狂。像是隱翅蟲Cafius屬、Creophilus屬、Gabrius屬、Hesperus屬和Philonthu屬的種類，分泌出的化學防禦物質也含有獼猴桃鹼。不只是隱翅蟲，澳洲肉食蟻（Iridomyrmex purpureus）所含的dihydro-nepetalactone，或是阿根廷螞蟻（Iridomyrmex humilis）、北美螞蟻（Iridomyrmex pruinosus）體內的阿根廷蟻素（Iridomyrmecin）、異阿根廷蟻素（Isoiridomyrmecin）也能引起「貓狂熱」。

雖然科學解開了貓薄荷的秘密，但為什麼貓薄荷會帶有荊芥內酯又剛好能讓貓咪狂熱，或許就跟貓奴為什麼會對貓皇帝死心踏地一樣千年難解，卻又是個不爭的事實。

參考資料：

1. N.B. Todd (1963). The catnip response. Doctoral dissertationHarvard Biological Laboratories.
2. Palen, G. F., & Goddard, G. V. (1966). Catnip and oestrous behaviour in the cat. Animal Behaviour, 14(2), 372-377.
3. Hart, B. L., & Leedy, M. G. (1985). Analysis of the catnip reaction: mediation by olfactory system, not vomeronasal organ. Behavioral and Neural Biology, 44(1), 38-46.
4. TODD, N. B. (1962). Inheritance of the catnip response in domestic cats. Journal of Heredity, 53(2), 54-56.
5. Hayashi, T. (1968). Motor reflexes of cats to Actinidia polygama (Japan) and to catnip (U.S.A.). Pages 351-358 in N. N. Tanyolag, ed., Theories of odor and odor measurement. N. N. Tanyolac, Istanbul.
6. Catnip Repels Mosquitoes More Effectively Than DEET. ScienceDaily. [Aug. 28, 2001]
7. Tucker, A. O., & Tucker, S. S. (1988). Catnip and the catnip response. Economic Botany, 42(2), 214-231.

原發表於UDN專欄