你家的孩子，「夠眠」嗎？

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！

猜猜看，邊走路邊煲電話粥比較危險，還是邊走路邊滑手機比較危險？

答案是：邊走路邊滑手機。

那你贊成過馬路時，滑手機罰300元？事實上，邊走路邊滑手機所造成的安全問題，在智慧型手機也相當盛行的歐美國家，也引起很多的討論，相關的研究，也不少。

而根據美國急診室的研究，年輕人，最容易因為邊走路邊使用手機而受傷送醫，其中，最多的年齡層是21到25歲，16到20歲的青少年次之，這個現象很值得家長們注意。

早在2012年12月《英國醫學期刊》（British Medical Journal，BMJ）就曾發表過一個十字路口的隨機研究，發現有近三之一的行人（29.8%）會在過馬路時，分心使用行動設備，像是聽音樂、發短訊、講電話等等，其中又以發短訊，最容易在過馬路時，出現像是不遵守紅綠燈、沒注意兩方來車等不安全的行為。

美國紐約州立大學石溪分校（Stony Brook University）所作的研究，則是發現當人們邊走路邊講手機或是發簡訊時，講手機組會比專心走路的那一組走得稍微慢一點且偏離目標一些，但是發簡訊組那一組，不只是走得較慢，有61%以上會偏離目標，更有13%以上會走過頭。

根據美國俄亥俄州大學的傑克．納薩爾教授（Jack L. Nasar），2013年發表在《事故分析與預防期刊》（Accident Analysis & Prevention）的研究指出，儘管美國因受傷到送急診的行人，已從2004年的9萬7千人，降低到2010年的4萬1人，相當於因受傷而被送急診的行人，在五年間，已減少了一半以上。

但因邊走邊使用手機受傷而被送急診室治療的行人，從2004年的559人，曾一度下降到2005年的256人，然後，就開始連年爬升，到2008年已破1055人，2010年更達1506人，五年間整整增加了一倍以上。

美國紐約州立大學水牛城分校（University at  Buffalo）急診醫學教授迪特里希．傑勒（Dietrich Jehle），也表示，雖然因駕駛分心發簡訊所引起的車禍往往更嚴重，但事實上，行人邊走邊發短訊所造成的傷害，在現實生活中，發生的頻率卻更高。其中，很多意外會因當事人覺得說出來很丟臉、隱瞞不說，而沒被列入官方統計數據中。

舉例來說：像是撞牆、撞電線桿、從樓梯上滾下來、被路上的雜物絆倒、掉落月台，或是影響交通，導致有些汽車駕駛，為了避免撞上這些分心的行人而出車禍的情況，在智慧型手機風行的國家，都屢見不鮮。

邊走邊滑手機，不管行人是正在發短訊、上社交媒體，或是收發電子信箱，都比邊走邊講手機更加危險，因為，邊走邊滑手機的低頭族，不只是分心在作別的事、分心在想別的事，就連一雙眼睛，也是緊盯著手機的螢幕不放，往往沒有注意到周遭路況的變化，而讓自己在無意中，陷入危險之中。

而家長們，現在除了提醒孩子過馬路時，要注意號誌變化及兩方來車等路況外，也得教導孩子們在走路，尤其是過馬路時，也要把手機收起來。

延展閱讀：

玩3C，讓你家的孩子，「不夠眠」？

參考資料：

• Leah L Thompson, et al. 2012. Impact of social and technological distraction on pedestrian crossing behaviour: an observational study British Medical Journal
• Almost one in three pedestrians “distracted” by mobiles while crossing street
• Distracted walking: Smartphone-wielding pedestrians stumble into danger
• Distracted Walking: Injuries Soar for Pedestrians on Phones
• Jack L. Nasar, et al. 2013. Pedestrian injuries due to mobile phone use in public places Accident Analysis & Prevention
• Think it’s safe to type a quick text while walking? Guess again

每個家長都希望自己的孩子聰明、乖巧，但當孩子不守規矩，恨鐵不成鋼時，又往往會忍不住想打孩子的小屁股，但是近年的研究卻發現，打屁股不只會讓孩子的智商變低，行為更加叛逆，甚至，更容易增加大學時代的犯罪率，無助管教。

早在2009年被發表在美國《攻擊、虐待與創傷研究雜誌》（Journal of Aggression, Maltreatment & Trauma）囊括超過1,500位美國兒童的研究，就已經指出二到四歲沒被打過屁股的孩子，在四年後作智力測驗會比同齡被打過屁股的孩子，智商高出5分。

五到九歲沒被打過屁股的孩子，在四年後，則比同齡被打過屁股的孩子，智商高了2.8分。越常被打屁股的孩子，認知能力，則落後越多，顯示「不打不成材」的舊觀念，不但是錯得離譜，更會讓孩子更加不聰明。

另一個，在2011年11月發表在《攻擊行為期刊》（Aggressive Behavior）的研究，則是提醒，除了遺傳因素外，家長打孩子，尤其是打男孩子的屁股，也會大大增加孩子亂發脾氣、破壞性行為等侵略行為。身為父母無法改變孩子的遺傳基因，但至少可以作到避免以打屁股作為懲戒孩子的手段。

而包括台灣在內的一個橫跨十五個國家，超過一萬名大學生的國際育兒研究數據，則顯示，在生活中會被家長打屁股的孩子，即便他們擁有的是熱情又樂於助人的父母，在大學時代的犯罪率，仍會比較高。

就算家長是抱持著「為了愛，希望孩子守紀律，才打孩子的屁股。」一樣對孩子的行為問題，沒有正面助益。在這上萬個大學生中，約有三分之二的大學生說，他們是十歲時被打屁股，而且最典型的頻率，大概是一個星期被打1到2次左右。

那父母到底是為了什麼原因，動手打了心愛孩子的屁股？

根據2014年4月發表在《家庭心理學期刊》（Journal of Family Psychology）的小型研究顯示，家長會體罰孩子的因素，有九成是因為孩子不乖，像是吸吮手指、不好好吃飯、亂弄椅子或是沒經過予許就自行外出等等。

約有四成九的家長，在體罰孩子前，已經先發脾氣了。而被體罰的孩子，有七成以上，會因為再次不聽話，在10分鐘內被打屁股，被體罰的孩子中，年齡最小的，只有七個月，有位媽媽甚至連續打了孩子11次。

更引人注目的是，家有二歲孩子的美國父母，通常會承認他們每年大約打孩子18次，但事實上，這次的研究，卻發現，光是一個星期就打了18次，體罰率遠比父母自己所說的，超過預期，也比上個跨國性大學生的研究，所說的每星期打1到2次，多了非常多次。

在美國，打屁股是一種常見的管教方式。另一個，也是在2014年發表，關於2,788個家庭的研究，則是發現在孩子出生的第一年，就有30%的家長，開始用他們幫孩子洗澡、餵孩子吃東西的那雙手，來打寶寶的屁股。

這個研究，突顯的問題是，「不到一歲的嬰幼兒，被打屁股，真的是為了管教嗎？」，還是父母自己缺乏育兒的技巧，才打寶寶的屁股？

下次怒氣攻心時，不妨，先深呼吸，閉上眼睛想一想，打屁股對孩子將造成的傷害，把已經高高舉起的手，先輕輕放下來吧！

參考資料：

• Murray Straus, et al. 2009. Corporal Punishment by Mothers and Development of Children’s Cognitive Ability: A Longitudinal Study of Two Nationally Representative Age Cohorts. Journal of Aggression, Maltreatment & Trauma
• Children Who Are Spanked Have Lower IQs, New Research Finds.
• Brian B. Boutwell, et al. 2011. Study: Genetics, Spanking May Increase Childhood Aggression. Aggressive Behavior
• College Students More Likely to Be Lawbreakers if Spanked as Children, New UNH Research Finds.
• Holden, George W., et al. 2014. First-of-its-kind study finds that parents ignored best practices recommended by spanking advocates. Journal of Family Psychology
• Shawna J. Lee, et al. 2014. Parental spanking of 1-year-old children and subsequent child protective services involvement . Child Abuse & Neglect

有如超級耐力電池般的孩子，到底何時才會把電力耗盡，趕快滾去床上睡覺呢？相信是很多家長，都很關心的議題。

但你知道家裡的孩子，到底每天該睡多久呢？看到睡眠專家的建議，肯定讓你掉下巴！

睡眠是大腦的食物，有助管理壓力，其重要性有如空氣、水和食物，對身體的機能跟大腦的活動，都具有關鍵性的影響。只可惜現代人普遍缺乏足夠的睡眠時間，而孩子的入睡時間，往往與家庭環境及家人作息有相當密切的關係。

經常沒睡好或睡眠不足，可能會讓孩子的情緒，變得喜怒無常，不只是會影響專注力及記憶力，而拖累學業的考試，也較容易出現衝動的不恰當行為。

2014年3月最新發表在《神經科學雜誌》（The Journal of Neuroscience）的小鼠試驗，就發現長期睡眠不足會導致大腦神經元的喪失，即使之後再補眠，仍無法償還之前所欠下的「睡眠債」，這表示，長期睡眠不足可能比以往認定的更嚴重，不只會損害認知能力，也可能導致不可逆的腦細胞損傷。

到底孩子需要多少睡眠？《美國國家睡眠基金會》（National Sleep Foundation）對兒童及青少年的睡眠時間，建議如下：

• 新生兒：1到2個月大的新生兒，每天需要10小時30分鐘到18小時的睡眠。新生兒沒有明顯的晝夜節律，隨時都可以入睡。
• 嬰兒期：3到11個月的嬰兒，白天需要30分鐘到2小時的小睡，次數可能會有一到四次左右。晚上則需要9小時30分鐘到12小時的睡眠。
• 幼兒期：1到3歲的幼兒，白天可能會有一次1到3小時的小睡，晚上需要12到14小時的睡眠。當然，儘可能不要讓白天小睡的時間太晚，以免延遲晚上入睡的時間，保持一貫的就寢時間很重要。
• 學齡前兒童：3到5歲的學齡前兒童，晚上需要11到13小時的睡眠。5歲大的孩子，可能已經不太會白天小睡，建議不要在房間放電視機，宜建立規律的入睡時間及環境。
• 學齡期：5到12歲的學齡前兒童，晚上需要10到11小時的睡眠。這個年齡的孩子很熱衷玩電動、看電視，要注意別讓3C，帶進孩子的臥室裡。
• 青少年期：12到18歲的青少年，晚上需要8小時25分鐘到9小時25分鐘的睡眠。而且，最好能在晚上11點前入睡，不要在周休熬夜，以免影響正常的生理時鐘。

看到睡眠專家建議的睡眠時間，我想絕大多數的台灣父母，應該都會嚇一跳。因為，台灣的孩子遠遠「不夠眠」，根本沒有睡這麼久。有時，即使人已經躺在床上，都還在看電視，玩平板電腦呢！這種把臥室當成家庭視聽娛樂中心的情況，其實還蠻普遍的。

在美國，8到18歲的兒童及青少年的臥室裡，有71%有電視，36%有電腦。在台灣，會在臥室裡看電視、玩電腦、滑智慧型手機的家庭，也不少見，但近年各國的醫學研究，都已經証實，在臥房使用3C，可說是影響睡眠最常見的因素之一。

根據2012年9月發表在《兒童肥胖雜誌》（Pediatric Obesity）的研究，共囊括了加拿大五年級（約11歲）近3400位學童，其中有64%的父母說，孩子的臥室裡有電子娛樂和通信設備，如：電視、電玩、電腦或智慧型手機。

其中，有一半的孩子臥室裡有電視、DVD或電動玩具，21%有電腦，17%有智慧型手機，大約有5%的孩子，擁有這三類的電子娛樂和通信設備。在臥室裡擁有一種電子娛樂和通信設備的孩子比沒有的孩子體重超重的機會多1.47倍，而有三種設備的孩子，體重超重的機會更多了2.57倍。

研究中，有57%的學童說，他們在該上床睡覺的時間，還在看電視或電影。而事實上，只要減少短短1小時的睡眠時間，就會讓超重、肥胖的機會，分別增加28%、30%。

結論是晚上使用這些電子產品，與孩子的睡眠時間縮短、肥胖、較差的飲食質量，以及較少的身體活動，都有關連性。因此，專家建議不要讓孩子的臥室裡有這些電子產品，對於幫忙孩子建立好的生活型態、睡好覺及減少兒童肥胖，都會有正面的作用。

另一個，2013年7月發表在英國《BMC公共衛生雜誌》（BMC Public Health）的研究指出，10到11歲的學齡孩童臥室裡，若有擺設電腦、電視等電子媒體設備，不只會延遲孩子上床的時間，也會讓孩子睡覺的時間縮短，改變睡眠習慣，對睡眠產生不利的影響，可能會讓孩子更容易出現白天疲勞、注意力不集中跟行為問題。家長在平常上學日對於孩子睡眠時間的監督，會比周末更加重要。而男孩房間裡有電腦，又比女性房間裡有電腦，更容易干擾到他們的睡眠。

身為父母，希望孩子能有充足的睡眠，別再讓3C混進臥室，變成孩子的「床伴」是第一步。

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參考資料

• Jing Zhang, et al. 2014. Extended Wakefulness: Compromised Metabolics in and Degeneration of Locus Ceruleus Neurons. The Journal of Neuroscience
• Penn Medicine Researchers Show How Lost Sleep Leads to Lost Neurons.
• Children and Sleep.National Sleep Foundation
• Teens and Sleep.National Sleep Foundation
• H. Chahal, et al. 2012. Availability and night-time use of electronic entertainment and communication devices are associated with short sleep duration and obesity among Canadian children. Pediatric Obesity
• TV, devices in kids’ bedrooms linked to poor sleep, obesity
• Teija Nuutinen, et al. 2013. Do computer use, TV viewing, and the presence of the media in the bedroom predict school-aged children’s sleep habits in a longitudinal study? BMC Public Health