生物+電子﹕碳奈米管來牽線

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！

• 作者／照護線上編輯部
• 本文轉載自 Care Online 照護線上《健保給付放寬，幫助骨質疏鬆症降低骨折風險！及早測骨密，及早保骨安康 骨科醫師圖文解說》，歡迎喜歡這篇文章的朋友訂閱支持 Care Online 喔
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你知道嗎？國人一生中每 4 人就有 1 人面臨骨折風險，且首次發生骨折後，第二次再骨折風險高達 50%^[1]！骨質疏鬆症正以無聲的方式威脅患者的生命安全。

「促骨生長藥物對骨質疏鬆症患者非常重要，在骨折發生前使用，可降低骨折風險；在骨折發生後使用，快速提高骨密度，也有助於預防再次骨折。」

中國醫藥大學新竹附設醫院骨科王韋智醫師表示，「健保對於骨質疏鬆症藥物給付條件，擴大「次級骨折預防」範圍包含：手腕（遠端橈骨）與上手臂（近端肱骨）骨折；並新增「初級骨折預防」，放寬至未發生骨折的高風險骨鬆患者包含糖尿病合併胰島素、類風溼性關節炎、和類固醇使用超過3個月者；幫助骨鬆的治療能更早介入而不再從「發生骨折後」才做起！」。（詳細涵蓋範圍請參考健保署公告，個案適用範圍請依醫療專業人員判斷及建議。）

善用健保擴增給付，往前擴大骨鬆防護

為了幫助骨質疏鬆症患者（T值小於等於-2.5）降低骨折風險，健保署已放寬給付條件。王韋智醫師說，在初級骨折預防方面，可適用在未發生骨折，其骨密度（BMD）檢測結果 T 值小於等於 -2.5合併類風溼性關節炎、糖尿病且使用胰島素或使用糖皮質類固醇（>5毫克/天）超過3個月的骨質疏鬆症患者。在次級骨折預防方面，過去僅適用於脊椎或髖部骨折，現在已放寬至手腕(遠端橈骨)與上手臂(近端肱骨)骨折的骨質疏鬆症患者或骨質疏少症患者。

建議患者或家屬主動和醫師討論骨質疏鬆症的治療策略，選擇合適的治療方式，降低骨折的風險。（詳細涵蓋範圍請參考健保署公告，個案適用範圍請依醫療專業人員判斷及建議。）

骨質疏鬆症的現況與警訊

「骨質疏鬆症（Osteoporosis）」是一種慢性疾病，早期沒有明顯不適，很容易被忽略，許多患者都是在骨折發生後，才發現有骨質疏鬆症。王韋智醫師說，幾乎每天都有骨鬆性骨折的患者被送到急診室，因為不小心跌倒就造成髖部、脊椎、橈骨或肱骨骨折，除了造成劇烈疼痛、行動不便，也會嚴重影響生活品質、提高醫療花費、甚至增加死亡風險。根據統計，約有 20% 的髖骨骨折患者，在骨折發生後一年內會死亡^[2]，骨質疏鬆症是不容忽視的問題。

骨質疏鬆症早期症狀要留意三大警訊：「駝、矮、痛」，王韋智醫師解釋，「駝」就是駝背，當我們靠牆站立時，明顯感覺背部隆起或彎曲，背部無法完全貼平牆面，甚至肩膀前傾，這通常是因為脊椎骨壓迫性骨折或椎體結構變形所導致。「矮」是身高明顯縮水。很多患者會發現自己「比以前矮了4公分以上」，這是因為脊椎椎體塌陷、變扁所導致的整體身高減少。「痛」是下背痛或腰痛，通常是慢性的、鈍鈍的不適感。

這些症狀常被認為是老化的現象，而遭到忽視。其實這些都是骨骼結構正在退化的重要警訊，若能及早發現、及早治療，能夠有效預防骨折的發生。

留意骨質疏鬆症高風險因子、早期篩檢

至於骨質疏鬆症的高風險族群則包括停經後女性、老年人、體重過輕、缺乏運動、抽菸、喝酒、長期使用類固醇、缺乏鈣質與維生素 D 和其他內分泌疾病等。王韋智醫師說，「臨床上曾經遇過四十多歲便有骨質疏鬆症的女性患者。因此建議高風險族群要就醫接受骨密度檢測，留意自身骨骼健康，並積極接受治療。」

雙能量X光吸收儀（Dual-energy X-ray Absorptiometry，DXA）是診斷骨質疏鬆症的標準檢查，利用 X 光檢測骨密度，在無痛的狀況下，平躺大約5分鐘便能完成。王韋智醫師說，檢測的骨密度報告會標示T值（T-Score）。當T值落在 -1 至 -2.5 代表骨密度減少，稱為「骨質疏少症」；當 T 值小於等於 -2.5 即可診斷為「骨質疏鬆症」；而當T值小於 -3 則屬於「極高骨鬆性骨折風險族群」。

骨鬆治療策略：先行提升骨密度，有效降低高骨折風險

骨質疏鬆症的治療方式包含藥物治療搭配日常照護。王韋智醫師表示，藥物治療主要分為兩大類，促骨生長藥物與抗骨流失藥物。促骨生長藥物讓身體能夠「開源」長出新骨頭、快速提升骨密度；抗骨流失藥物可延緩骨質流失的速度，就是「節流」的概念。王韋智醫師說，目前治療會採取「先行增加骨密度，鞏固骨骼」策略，先以促骨生長藥物進行完整療程，快速提升骨密度，降低骨折風險，並遵造醫囑以抗骨流失藥物銜接，發揮長期保護的效果。再搭配日常照護包括飲食營養均衡、攝取足夠的鈣質與維生素 D、規律運動等。

筆記重點整理

• 「骨質疏鬆症」早期無明顯不適，容易被忽略，許多患者都是在骨折發生後，才發現有骨質疏鬆症。骨鬆性骨折除了造成劇烈疼痛、行動不便，也會嚴重影響生活品質、提高醫療花費、甚至增加死亡風險。
• 醫師建議，及早進行 DXA 骨密度檢測，民眾亦可先自我留意骨鬆「駝、矮、痛」三大警訊，如發現駝背、背部靠牆壁站立時後腦勺與牆面會間距超過 3 公分以上、身高變矮 4 公分以上，或是經常感到下背痛，就要立即諮詢專科醫師，評估是否有骨質疏鬆症。
• 骨質疏鬆症的藥物治療主要分為兩大類，一類是促骨生長藥物，讓身體能夠「開源」快速提升骨密度，降低高骨折風險；另一類則是抗骨流失藥物，主要用來延緩骨質流失的速度，就是「節流」的概念。目前針對高風險的骨鬆患者的治療策略，遵照醫囑考慮「先使用促骨生長藥物，再以抗骨流失藥物銜接」，以遠離骨折風險為目標。
• 為了幫助骨質疏鬆症患者降低骨折風險，健保署已放寬骨質疏鬆症健保用藥給付，可幫助高風險族群進行初級與次骨折預防。當 BMD 檢測結果 T 值小於等於 -2.5 ，合併有糖尿病使用胰島素、類風溼性關節炎或長期使用類固醇（>5mg/day）超過3個月，可透過健保給付的治療藥物進行初級骨折預防治療；新增手腕（遠端橈骨）、上手臂（近端肱骨）骨折可適用骨質疏鬆症和骨質疏少症患者的次級骨折預防治療。（詳細涵蓋範圍請參考健保署公告，個案適用範圍請依醫療專業人員判斷及建議。）
• 醫師呼籲：高風險族群應「及早篩檢、積極治療、預防骨折」，並善用健保的擴增給付、擴大骨折保護進行合適的骨質疏鬆症治療與預防，及早遠離骨折風險及早關心自身的骨骼健康。

本衛教訊息由台灣安進協助提供
TWN-785-0525-80011

參考資料：

[1] 中華民國骨質疏鬆症學會。台灣成人骨質疏鬆症防治之共識及指引。2023 年版

[2] Ip TP, et al; OSHK. Hong Kong Med J 2013 Apr;19 Suppl 2:1–40.

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晉朝分為西晉和東晉兩個階段。西晉末期，二十來歲的祖逖和劉琨，在京城洛陽當個小官，兩人是很要好的朋友。當時內憂外患不斷，兩人都有大志，一心報效國家。

祖逖和劉琨經常住在一起，天將亮時，一聽到雞叫聲，就起來舞劍，希望能文能武。這就是成語「聞雞起舞」的由來。因此聞雞起舞，比喻勤奮向上、努力不懈。

西元 311 年，匈奴人攻入洛陽，北方大亂。317 年，琅琊王司馬睿（晉元帝）在建康（今南京）即位，史稱東晉。在這之前，史稱西晉。當北方陷入混亂時，祖逖率領一批人南下，輔佐晉元帝，封為鎮西將軍。劉琨留在北方抗擊異族，做到都督。兩人都發揮了各自的文韜武略。

談到這裡，該造兩個句了：

我們要有光明的前程，就要學習聞雞起舞的精神，勤奮學習。

他天一亮，就起來鍛鍊身體，這種聞雞起舞的精神令人欽佩。

接下去要談談這個成語的科學意涵了。公雞之所以在破曉時啼叫，主要是「生物鐘」的關係。生物的生長和作息，都有一定的規律，這就是生物鐘。譬如牽牛花都是早上開花，蟋蟀傍晚後才會鳴叫，類似的例子不勝枚舉。

公雞呢？脊椎動物的大腦與小腦間，有個內分泌器官，叫做松果腺。晝行性動物，到了晚上松果腺會分泌褪黑激素，讓動物安然入睡。天亮時受到光線的刺激，褪黑激素分泌減少，動物就會醒來。公雞對光線的變化特別敏感，破曉時的微弱光線變化，也會讓牠醒過來，昂首啼叫。人們聽到公雞叫聲，就知道天要亮了。

公雞一般在天剛亮時啼叫，夏天在四、五點鐘，冬天在五、六點鐘。在沒有鐘錶的時代，公雞報曉是人們的重要時間指標。章老師小時候家裡沒有鐘錶，主要靠公雞啼叫，和固定時間前來叫賣的小販吆喝聲，知道大概是什麼時候了。

那麼，公雞醒來為什麼啼叫？雞是一種群居性動物，每個群體由一隻強壯威武的公雞當領袖。啼叫主要是宣示領域，也就是告訴其他雞群，這個地盤是我的，你們不要進來。

因此，破曉時一隻公雞啼叫，附近的公雞就會跟著啼叫，都是宣示領域的意思。既然公雞啼叫是一種領域行為，所以公雞白天也會啼叫。小朋友，你到動物園的兒童動物區遊玩，聽過大白天公雞啼叫嗎？

寫到這裡，還有點空間，順便介紹另一個成語——擊楫中流。祖逖率軍北伐，渡過長江，船到中流時，他慷慨激昂的擊打著船槳，立誓恢復中原。這個成語用來比喻：成就一件事的決心和激情。