臺灣萍蓬草

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！

圖片來源：Lonesome George: Galapagos tortoise ‘was not the last of his kind’

2012年6月，厄瓜多爾的加拉巴哥國家公園宣布了平塔島陸龜（Pinta Island tortoise）中的最後一隻老陸龜－寂寞喬治（Lonesome George）的死訊。科學家估計牠高齡100歲，並會進行解剖以確定死因。在沒有後代及同類的陪伴下，寂寞喬治成為世界上最稀有的生物。數十年來，保育人士嘗試將平塔島路龜與加拉巴哥群島上其他相似種的母陸龜進行配種，但都沒有成功。

根據官方的說法，喬治被照顧他40年的管理員福斯發現死於畜欄中。雖然無法得知牠確切的年齡，只能估計牠是大約100歲的青少年，因為這種陸龜能活超過200歲。牠在1972年時被一位匈牙利科學家發現於加拉巴哥島上，隨著保育人士發現牠的同類 Chelonoidis nigra abingdoni 都已經滅絕了，喬治成為加拉巴哥島生殖計畫的一員。在與來自鄰近的沃夫火山（Wolf volcano）的母陸龜同居15年中，喬治雖然有與牠交配，但產下的蛋皆沒有孵化。同時牠也與基因相似度最高的艾斯潘諾拉島陸龜（Espanola Island tortoise）同居過，但卻無法成功交配。

喬治成為加拉巴哥島的象徵，每年吸引180,000人前往遊覽。牠的死亡意味著平塔島陸龜的絕跡，牠的屍體將以防腐保存留給後人紀念。在19世紀末之前，加拉巴哥島上有相當多的陸龜，但隨著水手及漁夫的捕食以及引進羊隻至本島嚴重破壞牠們的棲地，漸漸導致牠們滅絕。

加拉巴哥群島之間陸龜的外觀差異幫助達爾文（Carles Darwin）完成他著名的演化論（Theory of Evolution）。目前約有20,000隻其他不同種的陸龜存活在加拉巴哥群島上。

今年7月18日，美國自然史博物館（American Museum of Natural History, AMNH）公布寂寞喬治的標本製作照片。

為喬治量身打造的貨櫃今天送到美國自然史博物館，喬治約1.5米長，90公斤重。

拆除濕衣服、棉布及塑膠袋的包裝後，可以見到冷凍的喬治。

標本師傅測量喬治的各項數值，作為製作複製標本時的依據。

待喬治解凍後，標本師傅將牠的頭及前肢浸在海藻酸鈉（alginate）中（就是建齒模的那種材料），這個鑄模清楚的表現喬治的皮膚構造，並以包裹的方式架構出喬治的基本輪廓。

標本師傅以聚酯樹脂製作了許多頭與前肢的複製品，作為鑄模。

參考資料：

1. Autopsy finds tortoise Lonesome George died of old age. FoxNews[26 June 2012]
2. Last Pinta giant tortoise Lonesome George dies. BBC News[24 June 2012]
3. last of its kind tortoise gets royal treatment taxidermists[slide show]. Scientific American[18 July 2013]

延伸閱讀：

• 什麼？平塔島陸龜並沒有絕種！Lonesome George: Galapagos tortoise ‘was not the last of his kind’

台灣萍蓬草
是花還是草
長在水中央
亭亭玉立風情好

台灣萍蓬草
越來越稀少
何處尋芳蹤
千山萬水路迢迢

台灣萍蓬草
戀戀美麗島
但願永綻放
它是我們的國寶

「風微微，風微微，孤單悶悶在池邊，水蓮花，滿滿是，靜靜等待露水滴….」
一首台語老歌–孤戀花，歌詞中的水蓮花就是它–台灣萍蓬草

第一批到達太平洋群島的人類（筆者按：應為南島語族 Austronesian），也造成了許多鳥類的絕種。究竟有多少種鳥在那段時間絕種？因為沒有化石紀錄，因此數量變得難以估計。最近在《美國國家科學院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)發表的研究結果估計，我們的老祖宗們大約造成了1000種鳥類的滅絕，這個數字約佔全世界鳥類的十分之一。

人類不論到了哪裡，總是會引發物種的滅絕。比較常見的是陸生動物（如長毛象、恐鳥）因人類的狩獵行為而滅絕：例如四萬年前發生在澳洲的大型動物滅絕事件，以及一萬到兩萬年前發生在北美的大型動物滅絕事件，人類都脫不了干係。

同樣的，在三千五百到七百年前，當人類第一次到達斐濟、夏威夷等太平洋群島時，他們發現由於島上沒有掠食者，使得這些島上演化出了許多不會飛的胖鳥。這些鳥類在人類到來之後不多久，就因為狩獵以及農耕（刀耕火種）行為紛紛絕種了。

到底有多少太平洋群島上的鳥類，因為人類的到來而絕種呢？過去的估計，有人說八百種，有人說超過兩千種。坎培拉大學的Richard Duncan以及他的同仁們，決定要發展出個更好的方法來估算。

他們觀察了太平洋群島的269的島嶼中的41個較大的島上的不屬於雀形目(passerine)的陸生鳥類。由於非雀形目鳥類包括水鳥、鸚鵡、鴿子等，因為體型較大，容易成為狩獵的對象，同時骨頭也比較容易被發現。

接著他們利用現今仍存活、但是在化石中沒有被發現的鳥類種數佔所有現今仍存活鳥類種數的比例，建立一個統計的模型，來估計那些現在已經絕種或未發現（這裡的未發現應是IUCN的定義）的非雀形目鳥類數目究竟有多少。

估計的結果是，至少有983種，最多可達一千三百種的非雀形目鳥類在人類的遷移過程中絕種了；這個數目約當是目前世界鳥類種類的十分之一，跟過去估計的結果相差也不遠。

在Duke大學工作的Stuart Pimm認為，這代表了還有許多化石有待發現。筆者以為，人類的出現對世界各地的動植物都是災禍；具有骨骼的動物由於有機會留下化石，因此比較容易被發現、絕種的數目也較容易估計；但沒有堅硬骨骼的動物沒有機會留下化石，而植物在人類為農耕而放火焚燒森林的過程中，也不知有多少滅絕了？唉！

參考資料：

1. Scientists Gauge Ancient Die-Off of Pacific Birds – ScienceNOW