Loading [MathJax]/jax/input/TeX/config.js

0

1
0

文字

分享

0
1
0

從「馴化狐狸實驗」可以學到選股秘訣?選擇一個特徵,就能贏得全場——《跟達爾文學投資》

今周刊出版
・2024/12/01 ・3797字 ・閱讀時間約 7 分鐘

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

從馴化狐狸實驗中學投資?

身為投資人,你難道不希望只選擇一個企業特徵,就能「免費」獲得許多優質企業嗎? 從「馴養狐狸實驗」中,我們可以學會這項投資技巧。

迪米屈為西伯利亞新西伯利亞俄羅斯科學院細胞學與遺傳學研究所所長。他擔任這一職務長達 26 年,直到1985年去世。在這段期間,他進行了生物學史上最為卓越、持續時間最長的實驗之一,這項研究至今仍在進行中。

他試圖回答兩個問題:(1)動物的馴化(例如狗、豬、山羊和牛)是如何開始的,以及(2)為什麼大多數馴化的動物都具有相似特徵,包括垂耳、捲尾巴、斑駁的顏色(黑色和白色的斑塊)和嬰兒般的面孔?他相信動物的馴化,是由於在千年的天擇過程中發生的可遺傳的基因變化所導致。

迪米屈假設,當我們的祖先馴化野生動物時,所選擇的關鍵因素是溫馴性。因此,選擇的單位與動物的外部特徵無關,而與其行為有關。這是一個大膽的猜測,因為當時大多數科學家都認為身體外形是選擇的單位。迪米屈該如何檢驗他的大膽理論?只有回到動物開始被馴化的時候。以狗來說,這表示他要對野生狼進行實驗,但在西伯利亞要找到一匹狼非常困難,因此他選擇了銀狐。他設計一個選擇性的育種實驗,將「溫馴性」作為唯一的選擇因素。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

他招募莫斯科大學優秀的大學生柳德蜜拉.卓特來領導和管理這場在西伯利亞的實驗。柳德蜜拉的毅力和創造力,將永遠改變行為遺傳學領域。

迪米屈探索動物馴化起源,並揭示馴化與基因遺傳變化的關聯性。圖/envato

馴化狐狸實驗:選擇一個特徵的驚人結果

柳德蜜拉的第一個任務是選擇一個繁殖狐狸的地點。她找了一個名為雷斯諾(Lesnoi)的出售狐狸毛的大型商用農場,距離她和家人居住的新西伯利亞超過 350 公里。她於 1960 年秋季開始實驗,大約有十幾隻狐狸。她還雇用幾位來自附近村莊的婦女擔任照顧者和實驗者。以下就是實驗的運作方式。

實驗者從狐狸出生後 1 個月開始,對牠們進行一系列測試,直到牠們在 6 至 7 個月時達到性成熟。當幼狐狸1個月大時,實驗者會伸手給牠食物,同時試圖撫摸牠。實驗者會對幼狐進行兩次測試:一次在籠子裡,一次在更大的圍欄中與其他幼狐一起自由活動時。她每個月都會重複這個測試,直到幼狐達到性成熟。

為確保幼狐對這些測試的反應只是根據基因選擇,幼狐沒有接受訓練,除了與實驗者的短暫互動外,沒有任何與人類的接觸。幼狐與母親一起被關在籠子裡直到約 2 個月大,然後與同窩的幼狐一起。大約 3 個月大時,就會被放進單獨的籠子中。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

當幼狐大約 7 個月大時,實驗者根據溫馴程度將牠們分為三個類別。第三類狐狸對飼育員不友好,不是逃離飼育員就是表現出攻擊性。第二類狐狸表現中立,對飼育員沒有情感反應。第一類狐狸是最友善的,似乎想要與飼育員互動。

柳德蜜拉和她的團隊選擇一些最溫馴的第一類狐狸進行交配,並且對下一代幼狐進行相同實驗。到了 1962 年的第三代,柳德蜜拉注意到一些比較溫馴的狐狸開始比以往早幾天交配,並且產下的幼狐體型比野生狐狸稍大一些。除此之外,沒有任何明顯的變化跡象。

在 1963 年 4 月,當柳德蜜拉走近第四代幼狐的籠子時,她看到一隻名叫安柏的公狐正在熱情地搖著尾巴,這正是小狗會做的事,但無論是在籠裡還是在野外,從沒有人見過銀狐會對人搖尾巴。安柏也對其他人類搖尾巴,與牠同代的其他幼狐都沒有這麼做,但即使一隻狐狸改變了原本行為並且模仿狗,這也是重大新聞。迪米屈在他們第一次見面時就告訴柳德蜜拉,他想把狐狸變成狗。這個過程,已經開始了嗎?

到了 1966 年,安柏的後代,許多第六代幼狐開始對飼育員搖尾巴。安柏並非異常現象—牠是開路先鋒。柳德蜜拉已經確切證明搖尾巴是遺傳的。到了這個時候,研究人員不得不增加另一類狐狸,稱為 IE 類:精英。這些狐狸非常友好,渴望與人類接觸,而且會像狗一樣會發出嗚咽聲以引起人類注意。在第六代中,大約有 1.8% 的幼狐成為精英;到了第二十代,幾乎有 35% 的狐狸都屬於精英;大約 35 代之後,超過 70% 的狐狸都成為精英。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
經過 35 代選育,70% 狐狸成為友善親人的「精英」類,遺傳證據明確。圖/envato

這是一個極速的演化過程:在不到 40 年時間,迪米屈和柳德蜜拉的實驗基本上將一個原本會迴避人類的野生狐狸族群,轉變為可當成在任何人家中的寵物狗一樣飼養的生物。這些狐狸非常溫馴,爭著得到人類注意,並與飼育員建立了深厚的情感聯繫。牠們的行為幾乎完全與狗的行為無異。柳德蜜拉和她的團隊幾乎完全消除牠們的野性。但還不要太驚訝,我還沒透露實驗最有趣的結果。

單一選擇的連鎖效應

實驗者注意到,這些更加溫馴的第八代狐狸也開始展示一些新的生理特徵。第一個變化是毛色:一些狐狸的毛皮呈現出魚鱗狀圖案,這在綿羊、狗、馬、豬、山羊、老鼠和天竺鼠等馴養動物中很常見。當兩種顏色—通常是黑色和白色—在動物的皮膚上形成不規則斑塊時,就形成魚鱗狀圖案。實驗中的野生狐狸都沒有魚鱗狀圖案,但隨著繁殖的世代愈來愈多,牠們開始顯示出這種顏色。進一步出現的身體特徵包括耳朵下垂和捲曲的尾巴—同樣地,這在許多馴養物種中很常見,特別是狗。

在1990 年代初期,團隊還開始注意到,馴養的狐狸的頭顱和下顎開始與野生同類有所不同。馴養狐狸的頭顱高度和寬度變得比較短,牠們的口鼻部變得更短更寬,使牠們看起來像嬰兒一樣—幾乎完全模仿狗與狼之間的差異。

請記住,迪米屈和他的團隊只選擇一個特徵:狐狸是否願意被馴化。他們對體型、毛色、頭顱形狀、耳朵的硬度或其他任何事情都不感興趣。實驗人員非常小心,確保只是根據馴化程度進行選擇。但是這個單一的行為特徵篩選項目,卻引發了動物體內的許多身體變化。這是怎麼發生的呢?

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

被馴化的銀狐並沒有發生新的突變,但牠們的基因表現卻因為馴化程度的選擇而發生變化。這就是一個基因不變,但改變其表現的方式:它會產生更多或更少的化學物質,如蛋白質或荷爾蒙。

當柳德蜜拉和她的團隊選擇馴化的狐狸時,他們是在不知不覺的情況下影響了一組特定基因的表現。這種選擇,改變了調節狐狸發育和身體特徵的某些神經化學物質和激素的釋放量和時機。

銀狐實驗也解決了先前討論過的,家畜動物之間眾多身體相似性的數百年謎團。迪米屈正確地假設,由於哺乳類動物共享類似的荷爾蒙和神經傳遞調節系統,選擇性馴化會在牠們身上引發眾多相似的發育和身體變化。

銀狐實驗證實,馴化選擇影響基因調控,導致動物間的相似特徵。圖/envato

實驗已經進行六十多年,證明了演化不是逐步發生的。動物的行為和生理有密切關聯。而觀察力敏銳的達爾文早就知道這一點了。他預測,如果人類選擇某一個特徵,肯定也會導致其他特徵的轉變,這是因為他所謂的「生長相關性的神祕法則」。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

投資中的特徵選擇:資本運用報酬率

就像在選擇馴化的銀狐幫助迪米屈和柳德蜜拉培育出許多其他特徵一樣,選擇高資本運用報酬率的企業,讓我們得以選擇許多其他具有理想特質的企業我們拒絕那些長期歷史資本運用報酬率低於 20% 的公司。我們的初步名單約有 150 家公司,只有那些在過去 5 到 10 年或更久的時間,資本運用報酬率超過 20% 的公司。

我並沒有說我們只看資本運用報酬率來得出我們的結論。這麼做真是太魯莽和愚蠢了。我想說的是,我們透過研究歷史資本運用報酬率紀錄以開始評估一家企業。如果你是投資人或打算成為投資人,你將發展出自己的投資方法和風格。但無論你怎麼做,首先充分了解企業的歷史資本運用報酬率,將確保你會遙遙領先競爭對手。選擇一個,就能免費獲得許多。

——本文摘自《跟達爾文學投資:取經大自然,從物競天擇脫穎成為市場贏家!》,2024 年 10 月,今周刊出版,未經同意請勿轉載。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度

討論功能關閉中。

今周刊出版
9 篇文章 ・ 1 位粉絲

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

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

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。