Loading [MathJax]/jax/output/HTML-CSS/config.js

0

0
0

文字

分享

0
0
0

未來很近,過去很遠:時間感的都卜勒效應

Jacky Hsieh
・2013/03/19 ・1300字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 537 ・八年級
相關標籤: 時間感 (2)

Photo by Werner Kunz from Flickr

都卜勒效應指的是,當聲波波源與觀察者相對運動時,因為兩者距離改變造成頻率改變的現象。例如救護車往你的身邊開來,聲音變尖(頻率變高、波長變短),開走時聲音變低(頻率變低、波長變長)。我們說快樂時光過得特別快,痛苦的時光則格外漫長,時間感與感受經驗有關。芝加哥大學的研究者Eugene Caruso一篇發表在最新的《Psychological Science的研究指出,甚至是我們在空間中移動,也影響到對時間的感受。

Caruso說,「似乎心理學家忽略了一個重要的事實,我們每天的生活經驗就可以發現,我們評估衡量過去與未來的標準是不同的。」

在過去空間感知的實驗中,我們已知受試者對於移往自己方向的物件,比起離開自己方向的物件感覺比較近,即使物件的起始/離開距離相對於受試者是等長的。在許多形容時間的詞彙像是「時光飛逝」、「時代的巨輪推往……」或是物理學上的「時間之箭」都清楚的說明時間的「移動」與「方向」,這也表達了我們對時間的感知是建立在空間移動經驗,所以Caruso便假設空間感知同樣的效果也會發生在時間感知上,稱之為「時間感的都卜勒效應」。他們用幾個實驗來驗證這個假說。

首先,他們到波士頓的火車站對大學生與通勤者做調查,要受試者回憶過去(或未來)一個月(或一年)的那一天,在你心中的距離感用1~10標示,結果未來時間的距離比起過去的來得近。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

接著,類似的問題,他們用線上問卷問受試者,一組人在情人節八天前做問卷(未來),一組人在情人節七天後做問卷(過去),用-3~3標示情人節離你近或者是遠。三百多人的問卷結果也得到了一樣的結果,未來時間比起過去時間的心理感受近。

這兩個問卷調查暗示著在空間移動與時間感知之間的關係。不過要真正找出兩者間的關聯,他們用虛擬實境來進行實驗。

受試者帶著頭戴式的顯示裝置,視線被顯示螢幕包裹,看到的畫面是雙線道,道路兩旁有種樹、有路燈、有建築物,有些受試者看到的畫面是正走往道路的終點──噴水池,有些則是看到一步步地遠離噴水池,接著讓受試者回答三周前或三周後的那一天,用1-9回答對他們而言距離多遠。

結果發現,只有看到走往噴水池的受試者,感覺未來比過去近;而空間感覺與時間方向不一致時(例如:看到向後移動畫面,但被問三周後未來那一天的時間距離感)則沒有時間感的都卜勒效應。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

這個結果驗證了他們的假說,而我們感覺未來比較近,因為我們感覺正往未來大步向前。

Caruso的研究團隊主張,我們往未來前行不僅只是一個感知上的藉口,他們相信這扮演著重要角色。人類還沒有成功的駕馭時光旅行,我們還沒有能力改變過去,但可以準備未來。對於未來時間感比較近,可能是心理機制幫助我們向前,然後避免或用其他方式面對遭遇到的困難。

Caruso也強調這個研究的重要性,「心理距離,是心理學每個子領域──社會,發展,認知,臨床──的理論與研究中心;但目前都有一個內含的假設:過去和未來的距離是一樣的。」哲學家可能會辯論時間的方向性,而這個實驗結果便說明我們的主觀時間感受是有方向性的。

資料來源:The Temporal Doppler Effect──Psychological Sience[Mar.8 2013]
參考報導:Events in the Future Seem Closer Than Those in the Past──Science Daily [Mar.13 2013]

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度
Jacky Hsieh
57 篇文章 ・ 0 位粉絲
中大認知所碩士。使用者經驗工程師。喜歡寫東西分享。

0

1
0

文字

分享

0
1
0
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。

0

0
0

文字

分享

0
0
0
歡樂的時光總是過得特別快?
呂明峻
・2012/09/29 ・1323字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 522 ・七年級

Credit: CC by Kerb 汪@Flickr

譯/呂明峻

雖然時鐘上的秒針每次都走固定的距離,但我們對時間的感受卻是一點也不一致。當我們在排隊,或身處一場無聊的會議時,時間似乎總是過得特別慢。而當我們的注意力被引人入勝的事物(例如讓人欲罷不能的恐怖電影)吸引時,我們就會完全失去時間感。

那過得特別快的歡樂時光呢?《心理科學》的新研究指出,「時光飛逝」這句話可能沒錯,前提是:當我們享受的事物是目標導向的(goal-motivated)。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

現存的研究顯示,經歷到正向的情感或狀態,會讓我們覺得時間過得比經歷負向情感及狀態時還要快。但是,隨著研究人員的觀察發現,不是所有的正向狀態都有相同的效果。有時候我們感到滿足或平靜。這些感覺是正向的,但是它們卻不能引起相當高的「趨向動機」(approach motivation)──它們不會讓人想要起身追求或做某些事情。另一方面,渴望或興奮就能引起很高的趨向動機──它們會驅使我們做出行動來獲取某些東西。

阿拉巴馬大學(the University of Alabama)的心理學家 Philip Gable 和 Bryan Poole 提出假設:那些能夠引起高度趨向動機的特定心理狀況,會我們感到時間過得飛快。他們決定以一系列的實驗來驗證他們的假說,實驗結果發布在由「心理科學協會」(Association for Psychological Science)所發行的期刊《心理科學》(Psychological Science) 2012 年 8 月的議題中。

在其中一個實驗裡,有兩張圖會呈現出來,其中一張顯示的時間比較短(持續 400 毫秒),另一張則持續比較久(1600 毫秒),受試者要回報兩張圖片的差異。受試者會看到一些中性的圖片(幾何圖形)、正向但引起較低趨向動機的圖片(例如:花朵),或是正向且能引起高度趨向動機的圖片(美食)。受試者要指出圖片的顯示時間是短還是長(每一張都要)。

如同研究人員所假設的,受試者知覺到美食圖片顯示的時間比幾何或花朵圖形都來得短。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

研究人員還發現,知覺到美食圖片的時間長度和受試者當天吃的東西有相關。最近吃過圖片上美食的受試者(對該食物的趨向動機已經降低)所回報的圖片顯示時間,比最近沒吃過該美食的受試者還來得低。這些發現也被第二個研究證實,當該研究的受試者看著美食圖片,並預期他們稍後能吃到那些美食,他們就會感覺時間過得比較快,這也暗示著:趨向動機的確會使時間過得更快。

看來,使我們感到時間變得更短是由我們的渴望所造成的,而不是普遍認為由注意力集中或生理喚起(physiological arousal)所導致的。在第三個研究當中,研究人員發現,觀看會令人引起高度不悅情緒、讓人更警覺的圖片,並不會縮短人知覺到時間的長度。

Gable 和 Poole 表示,能引起高度趨向動機的情況,讓我們覺得時間過得很快,這是因為它們限制了我們的記憶和注意力過程,使我們驅逐不相關的想法和感覺。這種知覺到時間縮短的情況,可以使我們長時間持續追求重要的適應目標,包括食物、水和友誼。

Gable 說:「雖然我們容易認為時光飛逝是因為我們過得很愉快,但這些研究指出,那些快樂的時光的細節才是造成時間過得快的原因。」「真正關鍵的,似乎是尋求某些目標或是成就導向的(achievement-directed)行為。單單感到滿足或滿意可能不會讓時間飛逝,但是感到興奮或積極追求令人渴望的東西可以。」

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

 

資料來源:
Association for Psychological Science (2012, August 21). Time Flies When You’re Having Goal-Motivated Fun.

-----廣告,請繼續往下閱讀-----