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不忘百年 後事之師— 早期科技發展的回顧與前瞻

科學月刊_96
・2011/08/08 ・6444字 ・閱讀時間約 13 分鐘 ・SR值 560 ・八年級

過去,中國科學家走過篳路藍縷、畢生奉獻,為國家的科技發展打造堅固基石。
而今,急功近利的氛圍瀰漫台灣科學界,扭曲高等教育的真實意義。

錢致榕 著

《科學月刊社》藉今年(2011)張昭鼎紀念研討會,對國家百年來的科技做一個回顧與前瞻,是一件很有意義的工作。它可以提供一個檢討過去百年我們科學與技術發展的途徑及得失,也可以為未來的世紀提供一個努力的方向。

現在我們常用的科技一詞,其實包含了兩個相關而又很不同兩部分:科學與技術。科學包括數學、天文、地質、物理、化學、生物、氣象、心理等科學;技術包含了兵工、造船、鐵路、礦業、農業、漁業、工業等技術。它的內涵,包羅現代文明的很大一部分,它的建立過程,是一個民族在幾乎不可能的困難情況下,創立一個偉大事業的可歌可泣的典範,值得後代仔細研究。在這裡由於篇幅的限制,只能略述大概,然後透過物理學這個例子,回顧現代科技早期在中國生長的經過,現在發展的情況,最後從過去的經驗,展望未來。我們把有限篇幅著重於初期,因為那一段時期的發展最有共同性,最不為人熟知,也對現在最有參照的意義。

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2011年5月7日在台大舉辦的張昭鼎紀念會,以〈國家百年科技史的回顧與前瞻〉為題,回顧、反思建國百年以來科技發展的成果。

 

物理學在中國的創立與發展

本文所稱的物理學是指根據實驗結果,用邏輯和數學語言,研究物質世界的基本結構和其演變規律而發展出來的一套完整的理論,透過它嚴謹的理論體系,不只使它和很多其他科學聯為一體,並且不斷衍生出新的學科和現代科技。十七世紀末,當西方科學開始發展時,簡單的物理知識開始透過西方傳教士,傳到中國。可惜十八、十九世紀中當經典物理在西方經過牛頓的系統整理後蓬勃發展時,由於教禁,中西交流切斷,中國進入閉關自守的時代,物理學在中國的發展也因此陷於停頓。

到十九世紀中葉,中國的門戶被西方的砲艦打開,開始面臨亡國的危機,才突然追求西方的現代知識。但是起初只限於船堅炮利的技術,到二十世紀初葉,大量派遣留學生以後,了解到科學是現代技術的基礎。1915年,一群留學生在美國成立科學社,以「提倡科學,鼓吹實業,審訂名詞,傳播知識」為使命,團聚同志,啟發民智。到五四運動時,知識分子提出科學民主的口號,展開全面的啟蒙運動。但是在列強環伺的壓力下,救亡圖存成了當務之急,科學救國的意念高漲,激起了一代知識份子,投入科學發展,也帶動了各種技術的發展。經過成千位科學家的艱苦開創,才在極端艱難的情況下,使現代科學在中國萌芽、生根。

物理學在現代科學和技術中,處於基礎的地位,並且牽涉較廣,所以現在我們以物理學為例,來看現代科技在中國百年來的發展的過程。二十世紀初中國開始有系統地引進物理學時,現代物理正在西方崛起並且蓬勃發展,所以物理學在中國的創立和發展,大致是和西方的現代物理發展同步,也和民國的百年歷史同步。

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1840年鴉片戰爭,敲開中國閉鎖的大門,面對亡國的危機,迫使中國政府開 始追求西方科學知識。

艱苦初創  1910~1950年代

在二十世紀的上半葉,一百六十多位留學生,在西方完成嚴謹博士訓練的年輕物理學家,回到他們生長的土地上,從無到有,一磚一瓦地把科學教育的支撐結構,從根建立起來。他們一方面透過「科學社」,團聚同志,喚起民智;一方面從小學中學科學教科書編起,進而健全大學的課程;同時創設儀器廠,不再仰賴進口,在各地建立科學教學實驗室,促進科學在全國的普遍發展。更重要的是,他們從不放棄從事面向世界水準的學術研究工作,默默地做長期累積。即使當時科學設備一無所有,學校經常欠薪一年,最初的一批科學家常被迫改行,他們還是前仆後繼,堅持不懈。

譬如,李復幾是中國第一位物理學博士,他於1907年在德國波恩大學完成一個突破性的光譜實驗,獲得博士學位,立刻束裝歸國。由於當時大學還沒有物理系的設備,無法從事物理學的工作,但是他抱著科學救國的信念,就任江南造船廠、漢治萍公司、京漢鐵路、四川鹽務局等總工程師的職位,鞠躬盡瘁,在中國創下以物理振興工業的先河。過世時靠鹽務局同事們的集資,勉強得以購得棺木,面向家鄉蘇州,葬於四川鄉下,充分反映了當時科學工作人員的困境。

李復幾回國七年之後,第二位物理學博士李耀邦,在芝加哥大學名物理家密立根指導下完成學位歸國。那時中國已有一兩所大學創設了物理系,他得以在南京高等師範教授物理。但是當時民國陷入軍閥割據的局面。學校長期欠薪的狀況,屢見不鮮,工作極其困難。三年後李耀邦放棄了物理學,在商業界獲得成功,後來創立上海滬江大學。

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再過四年,第三位和第四位物理學博士顏任光和胡剛復又分別從芝加哥及哈佛大學學成歸國,他們對國內物理學,做出突破性的貢獻。他們不但使物理在北大及東南大學生根,並且幫助當時國內十幾所大學建立物理實驗室,並且自籌公司,生產科學實驗儀器,促進全國的科學教育及研究工作。同時他們得以培養出很多傑出的學生,他們及以後十年陸續歸國的20多位博士,很多都成為以後中國物理學的奠基人。同時也有很多非常傑出的年輕物理學家,投入工業,發展航空投身兵工發展飛機、動力工業、礦山工業、及其他備戰產業,甚至投身截聽無線電報、破譯敵方軍事電報;那些科學家,對各方面工業及技術發展,也都做出獨特的貢獻,後成為中國科技界的先驅。

1937年7月7日發生盧溝橋事變後,日軍的侵略摧毀許多教學研究設施,讓 一度發展蓬勃的中國科學停擺。

在這三十年內,雖然面對長期積弱,列強環伺,日軍侵華,他們能夠篳路藍縷、慘澹經營,使中國科學從一無所有,建設到略具楷模,可以向世界水平邁進的層次。1927~1937這十年,也是中國物理學的黃金時代。在這一群物理學先驅的共同努力下,物理學在中國完成本土化:中央研究院、北平研究院物理所與中國物

理學會相繼成立,到1931年中國已經有37所大學設有物理系,可以培養自己的學生;學者開始在Nature上發表研究成果,三十年的艱苦奮鬥,物理學在中國蓬勃發展終於指日可待。

不幸七七盧溝橋事變以後,日軍全面侵華,中國開始了歷史上少有的民族大遷移,使得那欣欣向榮、蓬勃發展的黃金十年突然停止。稍具規模的教學研究設備因而摧毀殆盡,所幸當時中國科學界最頂尖的人才,包括所有的老師、大部分的學生,都已經隨著政府播遷到西南大後方,替中國科學界日後的發展保存了命脈。他們成為物理學在兩岸劫後重生的重建骨幹。

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劫後重生 1950~1980年代

勝利之後,緊接著內戰又全面爆發,使中國科學界的發展再次受到重創。雖然五年後,兩岸各自休生養息,在二十年戰亂的灰燼裡試圖重建二十年前的成就,但是等到社會真正安定,科技稍具規模時,那黃金十年已經過了四十年。這四十年,世界的科學技術已經有了跳躍性的發展。中國科技在1950~1980的30年中,經歷了劫後重生的過程。這段期間的艱苦和前面艱苦初創的過程非常類似,但也有幾點非常不同的地方。

科學社為近代中國歷史上第一個民間綜合性 科學團體,也是近現代中國歷史上規模最 大、影響最廣的科學團體。圖為1915 年出 版之《科學》雜誌第一卷第一期。

最大的分別是,雖然經過二十多年的抗日及內戰,大部分戰前辛苦培養出來的物理學人才都得以倖存,他們可以立刻推動戰後重建工作。雖然戰後台灣科學人才較少,仍然很快地建立了台大、師大、成大幾個基地,並且衍生出很多物理系。其次是兩岸休兵,但是長期處於冷戰對峙的狀態,互相以匪稱,完全不同於當年全國團結救亡圖存的氣概。最後國際的冷戰,演變成一場尖端科技大競賽,國際科技經費大量增加,造成科技迅速發展,使得落後國家的科技,處於更大的劣勢。

同時由於兩岸處境的不同,他們的科技發展各自採取非常不同的途徑。大陸上由於1950年以後長期的國際封鎖,採取自力更生、腳踏實地、一切從頭做起,雖然初期進展緩慢,30年後發展出一些自給自足的基礎工業及兩彈一星(對核彈、飛彈和人造衛星的簡稱)的國防及太空工業。這樣的背景,也帶來科學發展一個意想不到的收穫,那就是較高的科學本土化程度。以物理學為例,至今世界上只有三種語言作為主要教學媒介,分別是英語、俄語與華語。其中華語可以成為物理學的主要教學語言,靠的就是大陸科學界在這段期間的努力。但是連續不斷的政治運動,知識分子長期受到壓抑,顯然減緩了基礎科學的發展。

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在這劫後重生期間,台灣科學界則受惠於較開放的社會和與歐美學界較為緊密的接觸,以及在科學教育上比較豐沛的人力資源,才奠定下今日科學教育與科技發展的基礎。但是由於沒有禁運圍堵,一般設備可以自由進口,台灣沒有發展出工業設備的基礎結構,至今大部分設備還是靠進口。國防工業至今仍屢遭外國封殺,就是一個例子。

然而困於物資的貧乏,當時台灣科學界慘澹經營的困境,也只比中國大陸略好一些。譬如當時物理、化學教授的收入雖然經過大幅度調整,可以溫飽,仍然和市場賣包子的小販相差無幾。不過由於沒有政治運動,科學工作人員可以安心工作,為日後的發展打下基礎。

1970年,一群在美國的留學生,組合了國內外科學菁英,創辦了《科學月刊》,延續了半個世紀前《科學》的使命,在台灣發揮了類似的功能。

公益刊物《科學月刊》於1970 年創刊,宗 旨是「普及科學、介紹新知、啟發民智、培 養科學態度」。

穩定發展 1980~2010年代

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到了二十世紀的最後20年,海峽兩岸都進入穩定發展的時期,累積了半個世紀的能量,得以釋放出來。80年代後,台灣經過數十年的穩定政策,和全民胼手胝足克難奮鬥的努力,經濟開始急速起飛,造成亞洲四小龍之一的奇蹟;中國大陸也開始改革開放,從反右及文革的後遺症中,解放出來,開始迅速發展,透過穩定的發展政策,十億人民的努力,及以港台為主的投資合作,到了2010年,超越亞洲首富的日本,成為世界第二經濟體,造成亞洲另一個奇蹟。

兩岸社會日趨安定富足,同時培養了大量科技人才,使得科技發展在人才和經費上,都得到合理的支持。基礎科學,才開始在海峽兩岸茁壯發展,各自在國際學界的表現和能見度上與日俱增。經過了一個世紀的努力奮鬥,開始有了永續發展的條件,終於可以在世界科技舞台上爭一席之地,爭取領先的地位。所以在回顧這百年來的科技發展之際,一方面可以反思過去各個領域的成就得失,同時值得考慮近十年的趨勢,決定將來科技發展那裡去?

過往科學界的特徵與貢獻

早期的科學界、尤其是當時的科學家前輩們,有兩項非常鮮明的特點:

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不同出身背景,同樣只求貢獻
早期創立中國科學的先行者,來自全國各省市、各階層,透過各種渠道,留學西方各國名校,在完成學業以後,立刻回國,投入於科學墾荒開路的工作,為科技救國的大業努力。早期台灣科學界前輩們也來自五湖四海,但是都對台灣的科學發展默默地作出貢獻。以我最佩服的張昭鼎與浦大邦這兩位台灣科學界前輩為例:前者出生於台灣台南,後者出生在中國北京;前者是戰後台灣大專院校所訓練出來的第一批化學家,後者則是第一批留學美國、在美國執教又為台灣服務的物理學家。不同的背景,卻都是台灣科學研究發展的開路先鋒,為台灣科學的發展奮鬥奠定深厚的基礎。

另外早期替台灣這塊土地努力的,還包括了日本籍的「台灣蓬萊米之父」磯永吉,與更早之前在淡水行醫、加拿大籍的馬偕博士。由此可知,從科學發展的角度來看,省籍、國籍都不重要,重要的是能對當地社會與民眾有實質的貢獻。

致力應用科技,嘉惠民眾生計

早期台灣的科學發展還有一項特色,就是科學上的研發成就,可以直接讓一般民眾受惠。我們最熟知的就是由吳振輝和郭啟彰引進台灣的吳郭魚,經過不斷的品種改良後,成為肉質鮮美、價格低廉的台灣重要水產品。在當時資源缺乏的台灣,吳郭魚的營養價值,讓台灣得以免去很多開發中國家所面臨到學童營養不均衡的普遍問題。

其它的例子,還包括建造當時總長度是「遠東第一、世界第二」橫跨分隔台灣南北濁水溪的西螺大橋,讓台灣農民的農產品物流配送,從此不再受自然地形的限制。後來的嘉義農業試驗分所經過十八年選育的台農十七號金鑽鳳梨,更是科技發展嘉惠民生的經典案例。

近年科學發展的重點與缺失

我們都知道「教育靠百年樹人,學術靠長期累積,技術靠長期努力。」科學的生根發展,有以下幾項必備條件:踏實的基礎科學教育、嚴謹的高級人才培養和科技的研究中心。早期的科技發展,受到社會財力的限制,很難做到。現在社會富足了,經費不再是瓶頸,今日科學研究與科學教育的發展,卻同時產生了急功近利、浮而不實的現象。

學術研究層面:趨於急功近利

近年台灣習慣用各種指標數據,來引導發展的方向、並藉以衡量發展的績效。例如講到經濟發展,政府關心的通常只是GDP(國內生產毛額)的數據;大家只看到台灣過去幾年來GDP年增長率有3~5%左右的成績,但是卻忽略了人民實際收入並沒有增加的事實。

科學發展更是如此!從國科會到教育部,近年來都以國際期刊發表的數量SCI、SSCI為學者研究成果與大專院校發展的評判標準。最鮮明的例子,就是教育部現在為了發展頂尖大學進入「世界一流」,推動五年五百億計畫。這個計畫過度偏重數據與量化指標,間接造成急功近利的風氣;大學教授與碩博士生成為量產學術論文的機器,卻無法替台灣的科學教育與研發創新帶來突破性的發展。同時由於盲目追求論文數量,很多大學的教學質量大受影響。

長此以往,如果不及時改正,可預見再過二十年後,我們回頭看這個十年計畫,可能發現它是台灣高等教育發展史上的一場災難。因為過了二、三十年以後,現今哪個大學在世界上排名第幾名、發表幾篇論文,根本不會有人在乎!後人只看到台灣的高等教育,因為過度急功近利的傾向,而忽視了科學教育的紮根與科學人才的培育,讓台灣的科學發展,出現後繼無人的窘境。

基礎教育層面:沒有踏實紮根

今天大家過度重視科學發展的上層結構,例如研究機構的設立與研發經費的爭取,但卻忽視了下層結構「基礎科學教育」踏實紮根的重要性。急功近利的心態,從高等教育蔓延到了基礎教育;各級學校莫不以讓學生在奧林匹亞競賽得獎為發展目標。

但是調查顯示,學生們對數學、物理、化學等學科的興趣,卻是不增反減。我們很多的教育做法,有意無意地把孩子逼上了死路,扼殺了他們原本對科學的興趣。當從小學到大學、大家都在以「點數」、「獎牌數」為目標的時候,就不會有人去注意基礎科學教育的重要性。

未來的發展方向

高等教育發展的目的,不是為了拼點數、搶積分,而是為了替未來的社會培育人才,解決未來社會的問題。學術研究的目的,不是單純為了發表文章,而是為了增進學術知識、訓練科學家的思維方式,然後將這些科學知識與思維方式,傳遞給下一代的人才。

如果量化指標真的是科學研究與教學發展上無法避免的評量標準的一部分,那至少我們所訂出的量化目標,要能夠「按照我們社會的需要」來訂立;如果連自身的科學發展需要都搞不清楚,又怎麼能夠與世界科學界的發展趨勢順利接軌?

學術靠長期累積,技術靠長期努力,教育靠百年樹人;但是近十年的趨勢似乎是研究以論文篇數為準,科學發展以諾貝爾為目的,教育以奧林匹亞為目標,體育以國外大獎或僱用為標竿。這樣的趨勢,能夠發展科學,建立科技,振興社會,改進人民生活,使社會永續發展嗎?

回首四十年前因有《科學月刊》雜誌,結合一批科學菁英,承擔了早期《科學》的使命,為台灣奠定了深厚基礎。希望今天在此科技百年反思之際,《科學月刊》能夠再度發動社會的力量,面對當今的挑戰,檢討過去發展的得失,策劃未來的努力方向,發揮時代先行者的功能,使我們的社會對人類文明能做更大的貢獻,永遠不再落後。

注:本文內容細節部分,可參見錢致榕和劉源俊合著,〈中華民國百年來物理學的發展〉,《中華民國發展史:學術發展篇》,台北,國立政治大學人文中心,2011。

錢致榕:國立政治大學講座教授
美國約翰霍普金斯大學物理暨天文學教授

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科學月刊_96
249 篇文章 ・ 3751 位粉絲
非營利性質的《科學月刊》創刊於1970年,自創刊以來始終致力於科學普及工作;我們相信,提供一份正確而完整的科學知識,就是回饋給讀者最好的品質保證。

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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

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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!

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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?

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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。

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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。

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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)。

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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!

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科學新聞誰來說?當科學家與記者意見相左時!——《是炒作還是真相?媒體與科學家關於真相與話語權的角力戰》
商周出版_96
・2025/04/05 ・4280字 ・閱讀時間約 8 分鐘

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同床異夢:科學家與科學記者間的緊張關係

為了新成立的科學媒體中心負責人一職準備面試期間,我讀到許多科學家的意見,他們指出媒體對MMR疫苗和基因改造等議題的報導削弱了公眾對科學的信任。然而,當我更深入閱讀當時的科學新聞時卻發現情況並不那麼單純,許多嘩眾取寵的報導出自綜合記者或政治與消費的分線記者,消息來源是善於操縱媒體的運動人士而非優秀科學家,反觀科學記者筆下的報導則多數公正平衡。

中心成立後的頭幾個月主要是諮詢,過程中我與一些傑出的科學記者交流,詢問新的科學新聞辦公室如何產生價值,他們花了很多時間回應我接二連三的提問。互動中我清楚意識到科學記者不需要別人教他們怎麼做報導,而且他們其實與科學家一樣苦惱,覺得手機、核能、複製技術等等議題有太多聳動新聞。後來討論焦點就放在科學媒體中心如何改善現況,方法包括鼓勵科學家接受訪問,以及提升科學專業在編輯室內的地位。

一種說法認為科學記者是個特別的記者類型。有人向英國廣播公司前新聞部主任弗蘭.安斯沃思(Fran Unsworth)提出疑問:為何她們的公司高層很少人有科學報導背景?她短暫遲疑後回答:英國廣播公司的科學記者大都熱愛自己的工作,喜歡報導更甚於管理。我在其他媒體也注意到同樣現象,許多科學、醫藥、環境記者在專門領域耕耘超過二十年。湯姆.菲爾登被問到為何熱愛科學報導,他的回答是:

科學報導的內容幾乎都是探索性而非指控性—代表我和科學家都能開開心心回家!而且我能在自由出入實驗室、見到地球上最聰明的一群人、對他們的畢生心血提出各種粗淺的問題,這是多麼大的特權。再來科學新聞多彩多姿,生醫、太空、氣候、生物多樣性、古生物……最後一點,科學新聞很重要,是現代社會不可或缺的一部分。

「要迅速還是要正確?」——新聞編輯室裡的艱難選擇

二○○二年科學媒體中心剛成立時,社會上針對科學和媒體之間為何緊張有過一波辯論,其中一個話題是科學價值觀與新聞價值觀的矛盾。已故的理查.多爾(Richard Doll)爵士教授是發現吸菸與癌症關聯的科學家,他曾經對著滿屋子的記者一語道破:「你們不喜歡老調重彈、報導大家都知道的事情,總想找些新鮮的。但很可惜,科學裡新的事物通常不對,真理需要透過時間慢慢建立。」

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科學追求真理累積,媒體偏好新鮮話題,價值觀自然衝突。圖/unsplash

另一方面,懂得反求諸己的記者通常也不諱言表示媒體反映真相有很多侷限。《華盛頓郵報》資深記者大衛.布羅德(David Broder)一九七九年曾說:「我希望媒體能一再重複、直到大家明白—每天送到門口的報紙,只是記者對過去二十四小時內聽聞的某些事情做出片面、匆促、不完整的敘述,內容不可避免會有瑕疵與偏差。」難怪科學家對記者戒慎恐懼,而記者與科學家合作時也倍感挑戰。曾經有位報紙編輯對著一房間的皇家學會成員說:在他的編輯室內,「要迅速還是要正確」這問題只會有一個答案。那些科學家的惶恐表情我歷歷在目。

我進入媒體關係工作之前拿的是新聞學學位,至今仍記得一位前記者曾在講座中告訴大家:「車禍後無人傷亡」不能成為新聞,「車禍導致五名青少年死亡」才能引起大眾關注。研究媒體的學生辯論新聞價值觀已經辯了數十年,也有人大膽嘗試不同做法,比方說《龜媒體》(Tortoise Media)之類新興平臺就訴求「慢新聞」,旨在建立有別於速度至上的新模型,透過「慢速新聞學」理念以更長時間來更加深入地製作更大、更複雜的報導。但儘管媒體業界發生許多變化,傳統的新聞價值觀仍屹立不搖。

科學媒體中心所有工作都是為了支持科學報導的高標準,不過我們在二○一一年列文森調查期間發現還有其他機會能夠撼動這些標準。該調查由布萊恩.列文森勳爵法官(Lord Justice Brian Leveson)主持,目的是在《世界新聞報》(News International)竊聽醜聞案後瞭解英國媒體業界有什麼慣例。我當時的同事海倫.賈米森(Helen Jamison)建議我們向調查庭提交證據,幾杯所謂的「女士汽油」下肚後,她操著濃厚曼徹斯特口音說:「傷害公眾利益的不是竊聽名人電話—而是糟糕的科學報導。」隔天我們發郵件給幾位科學通訊人員,詢問他們關注什麼議題,一週後就提交多頁書面證據。

我告訴同事自己被傳喚去做口頭證詞時她們還覺得我在瞎掰。小組內部連續幾週密切關注各大媒體如何報導列文森調查案,包含麗貝卡.布魯克斯(Rebekah Brooks)、阿拉斯泰爾.坎貝爾、保羅.戴克瑞(Paul Dacre)和安迪.考森(Andy Coulson)在內很多媒體界大人物都有出庭,而今居然也有我一份,令人興奮又忐忑—被傳喚的人只有我代表科學界,一定要把握好機會。

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標題戰爭:聳動 vs. 精準,誰來決定科學新聞的呈現?

但其實我沒進過法庭,緊張情緒一目瞭然。印象特別深的是御用大律師羅伯特.傑伊(Robert Jay)和列文森勳爵本人一再要我放慢語速。官方紀錄上,提醒我兩次還不見效,列文森這麼說:「不必因為半小時的限制就講很快,時間是可以延長的……而且我有點擔心,總覺得速記員頭上好像冒煙了。」

我的主要論點是媒體長期以來執著於同一套價值觀,在書面證詞中也有所描述:

追求引發恐慌的故事、誇大單一專家從小規模研究得出的結論、不願將令人擔憂的研究結果置於宏觀而令人安心的脈絡、為了平衡而捏造不存在的學界歧見、過分偏愛另類觀點等等。

當天《獨立報》恰好印證我的觀點,一篇跨兩頁的報導標題為:「眼盲者重見光明—患者因幹細胞『奇蹟』痊癒。」然而實際情況是患者並未痊癒,雖然回報視力小幅度改善(他們原本視力極差,已被登記為盲人),但這僅僅是一項安全性研究,而且只有兩名患者參與。當然,研究本身是值得報導的,在幹細胞研究剛起步、真人試驗剛開始的時期,這是個重要的進展。問題在於報導口吻暗示科學研究取得了巨大突破,可能給成千上萬黃斑部病變患者帶來不切實際的希望。

同一天稍晚我揪著心打電話給《獨立報》科學編輯史提夫.康諾,告知我將他的報導當作科學新聞不良案例交給列文森調查庭。他當然談不上高興,但至少沒發飆,所以我鬆了一口氣。原來前一天晚上他提交的原稿內容較精緻,但夜班編輯決定將報導放在頭版,所以文字編輯就對標題進行過加工。康諾將原稿發過來,我們倆就在辦公室玩起「找出不同點」的遊戲了。

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離開法庭時,《太陽報》總編輯攔住我。我在證詞中批評他們前一週煽動恐慌,報導內容是居家用品內的化學物質,但標題卻叫做「商店貨架上滿滿的乳癌『風險』」。原本我以為對方要吵架,沒想到他說《太陽報》真心想改善科學報導品質,邀請我們為報社裡的一般新聞記者開一場科學報導培訓班。隨著列文森調查案持續推進,業界標準似乎終於迎來變革,而且這一次沒有落下科學新聞。

作證時我順便提出有必要為科學報導制訂新的指導方針,還誇下海口表示只需要幾小時就能與記者和科學家共同完成草擬。一週後,調查庭將人召集起來要我們開始,沒想到折騰了整整一天,而且過程中好幾次我都擔心無法達成共識。標題就是特別棘手的項目,記者和文字編輯很堅持標題只追求簡潔和引人注目,沒必要精準總結文章內容,但科學家聽了很火大,認為這是合理化不精準的敘述。

科學家要求標題的正確性,記者堅持要簡潔吸引,雙方激辯不休。圖/unsplash

我感覺自己成了全球和平談判的調解員,必須設法安撫所有人不拍桌走人並達成協議。所幸雙方都有成就這樁美事的意願,最終相互妥協:標題不應誤導讀者對文章內容的理解,且不應以引號包裝誇大的敘述

總體來說,新指導方針鼓勵記者從協助大眾的角度切入,告訴閱聽人什麼證據是可靠的,又有什麼證據還在研究階段。例如其中有幾條的內容是:新聞故事應附上來源以便讀者查詢。應標明研究的規模、性質和侷限性。應指出研究處於何種階段,並從合理角度預估新療法或新技術能為民眾所用的時間點。

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我們將指導方針寄給列文森勳爵,很高興他在最終版本的報告裡也建議採用。調查案結束後成立了獨立報刊業標準組織(Independent Press Standards Organisation)在各大新聞編輯部推廣指導方針,由於制訂過程有編輯和記者的參與所以接受度很高,不至於引起反彈。

為科學家舉辦講座時,我會展示一些因為科學家參與而變得更客觀準確的新聞報導,其中個人特別喜歡的一篇出自二○○八年的《每日郵報》,內容提到一項小鼠研究發現常用的保濕霜與癌症有相關。記者費奧娜.麥克雷(Fiona MacRae)引用兩位不同專家的意見質疑這項研究與人類皮膚的相關性,並指出該研究需要能在人類身上複現才有意義。

專家之一表示:因為這項研究就停止使用保濕霜太「瘋狂」,還補充說明:「小鼠皮膚癌研究其實不太能幫助我們瞭解人類的皮膚癌。」最精彩在於標題是「保濕霜與皮膚癌相關(僅限小鼠)」,而且括號內外用了同樣大小的字體。

從這個案例來看,優秀的記者可以在講述有趣故事的同時確保讀者不會過早丟掉面霜。我還會在講座使用的幻燈片裡摻入一些小報的報導實例來挑戰學術界偏見,比方說《每日郵報》的社論或許爭議頗多,但他們的科學新聞通常品質並不差,不推廣特定立場的時候更是如此,有時甚至優於大報。我還會強調《每日郵報》在英國銷量排行第二,如果連線上版也算進去讀者數超越所有大報,因此務實一點說:如果科學家希望更有效地向大眾傳遞信息,完全沒有不與《每日郵報》合作的道理。

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——本文摘自《是炒作還是真相?媒體與科學家關於真相與話語權的角力戰:從基改食品、動物實驗、混種研究、疫苗爭議到疫情報導的製作》,2025 年 03 月,商周出版,未經同意請勿轉載

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「科學」能有價值觀嗎?堅持「客觀」反而讓民眾失去信任?——《為何信任科學》
貓頭鷹出版社_96
・2024/05/26 ・3357字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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科學這門事業並非價值中立,個別科學家也不是。沒有任何人可以真正做到價值中立,當科學家這樣講自己,人們會覺得他們虛偽,因為那是不可能的。除非他們是白痴學者或超級天真,不然就是不誠實。然而誠實、開放和透明又被認為是科學研究的核心價值。科學家怎麼可能同時做到誠實,又說他們沒有自己的價值觀?如果科學家要堅守誠信,同時卻讓大眾誤解他們的角色(就算不是故意的),這會讓他們的事業出現根本的矛盾。

可能有人會反駁,科學家並不是說他們沒有自己的價值觀,只是不會允許這些價值觀影響到科學工作。這種論述不可能證明對或錯,但社會科學研究和一般常識都顯示這不太可能。這就把我們帶到下一個問題,不知為何長久以來都沒有人認真討論一件事,但它卻是許多美國人不信任科學的核心因素:要說科學是價值中立的,多少是在說它沒有價值,至少除了創造知識以外沒有其他價值,而這很容易就變成在說科學家沒有價值信念。當然不是這樣,但如果科學家不願意討論他們的價值觀,就會給人一種印象,認為他們的價值觀有問題,所以才需要遮遮掩掩,或認為他們根本就沒有價值信念。你會相信一個沒有價值信念的人嗎?

我在第二章提出了一個問題:忽視科學主張但最終發現它是對的,風險是什麼?相比之下,相信一個錯誤的科學主張,風險又是什麼?回答這個問題必須仰賴價值。我和康威合著的《販賣懷疑的人》提到,氣候科學所引起的爭辯,幾乎都是價值上的爭辯。很多有影響力的人物在一九八○和一九九○年代相信,政府干預市場的政治風險是如此之大,超越了氣候變遷的風險,因此他們懷疑、蔑視,甚至否認後者的科學證據。這些立場由自由主義智庫繼承,得到共和黨支持,演變成共和黨支持者很多都否認氣候變遷,只是有些積極、有些消極;然後再演變成很多質疑「大政府」的人都懷疑氣候變遷,包括商人、長者、福音派基督徒、住在美國鄉下的人。

即使氣候變遷的證據不斷累積,懷疑論者還是堅稱,就算氣候真的有在變遷,情況也不會太嚴重,或者不是「我們造成的」。因為如果事情真的很嚴重而且是我們造成的,那我們就應該採取行動,可能需要政府以某種方式管制。如此一來,否認氣候變遷逐漸變成美式生活的常態,先是否認證據,最終否認事實。這個問題非常嚴重,但是對於氣候變遷否認者秉持的價值,不能一網打盡說是錯的。

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共和黨支持者很多都否認氣候變遷。圖/giphy

我們可以討論大政府和小政府的優缺、市場管制不足或過度管制的風險,但任何這類討論都(至少在某種程度上)是從價值出發。如果要開誠布公討論這個話題,就必須討論我們的價值觀。不同的人面對同樣的風險,可能有不同的想法,不代表他們就是愚笨或腐敗。人為氣候變遷的科學證據很清楚,疫苗不會導致自閉症很清楚,使用牙線有益健康也很清楚。但價值觀導致許多人拒絕接受證據指出的事情。

回到剛才的問題:你會相信一個沒有價值信念的人嗎?答案當然是不會,這種人是反社會人格。你也不會相信那些擁抱你所厭惡的價值的人。但如果你認為,某個人的價值觀起碼部分與你相似,就算不盡相同,你可能就比較願意聽聽他的想法,接受他說法的一部分。因此,無論價值中立是否能讓一個主張在知識論上比較站得住腳,可以確定的是它在現實中沒有用,不能以此確保溝通、建立信任的連結

科學寫作的主流寫法不只試圖隱藏作者的價值觀,也把他們的人性一同抹煞了。價值觀隱藏、情緒不得伸張、避免使用形容詞,甚至連「我」這個字都無形中禁止了,即便論文只有單一作者也一樣。理想的科學論文寫得好像作者沒有價值觀或感覺,甚至好像作者根本不是人,這都是為了表現出客觀。

圖/envato

科學家可能覺得根本沒辦法讓否認氣候變遷和相信地球年紀是 6000 年的人相信他們。或許這是真的。我曾經公開表示對於要如何跟千禧世代交流感到非常絕望,他們之中有些人聽信末世論,認為世界就要毀滅了,幹麻還擔心氣候變遷?但當我陷入絕望,隔天幾位記者就告訴我怎樣才能透過基督教價值和教導打動這些人。他們建議我從價值觀下手,社會科學研究也支持這種想法。

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結論

科學家壓抑自己的價值觀,堅持科學是價值中立的,這是一條歧路。他們認為人們如果相信科學沒有價值觀,就會相信他們,但這是錯的。

墨頓顯然這樣想,但他可能是錯的,或許反過來才是對的。原因如下:

政治與社會觀念保守的基督徒、自由主義者、共和黨人拒絕相信演化論和人為氣候變遷,大部分分析都聚焦在科學家與這些人之間的價值衝突。但我相信,驅動大多數科學家的價值觀,還是和大多數美國人的價值觀有重疊之處,包括多數的保守派和宗教信徒。近來有一些科學家開始公開聲明他們的價值觀,我認為部分原因是,他們深信這些價值觀確實得到廣泛接納,可以作為信任連結的基礎。 我認為他們是對的。

我認識的大部分科學家都想要預防疾病、促進人類健康、透過創新和發現來強化經濟、保護美國與全世界美麗的大自然。前共和黨議員殷格利斯講得很有說服力,他談到他和海洋生物學家一同造訪大堡礁,他們肩並肩站著,欣賞珊瑚礁周邊生物撼人的美麗。殷格利斯了解到一件事:他看到「創造」,科學家看到「生物多樣性」,但他們實際上看到的、在意的、珍惜的,是同一件事。

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我好喜歡這個故事,因為多數人至少都在某方面珍愛自然。不同背景的美國人都曾造訪國家公園和森林,去健行、釣魚、露營、開車、攝影、漫遊、抱怨,雖然從事不同活動,但美景與體驗帶來了共同的喜悅。儘管如此,我們對人類與自然世界的關係,確實有不一樣的想法。有些人想要在冬日的黃石公園騎雪上摩托車,有些人想要安靜休養。幾乎所有美國人都說他們相信自由,然而我們對這個詞的理解卻嚴重分歧,也很難同意該把哪一類自由看得最重要。柏林有句名言:狼的自由可能代表羊的死亡。同意「自由」這個詞意義並不大。

宗教歷史學家普羅特勞指出,猶太人、天主教徒和新教教徒都相信十誡,但是版本差距之大,令人吃驚。例如天主教放棄了不可崇拜偶像,而猶太教與新教徒堅守此道。天主教因此少了一條戒律,只剩九條很奇怪,於是他們把最後一條一分為二,變成第九條是不可貪圖鄰人之妻,第十條是不可貪圖其他東西。儘管如此,美國人中超過 70% 都信奉這三個宗教,他們都還是認同不可殺人、偷竊、通姦或做偽證,也相信我們應該崇拜唯一真神、不可妄稱神的名、守安息日、孝敬父母。伊斯蘭教也同意這些,只是比這三個宗教更加強調慈善:課(zakat),也就是施捨,是五大支柱之一。不過,看看 zakat 這個字和希伯來文中的 tzedakah 多麼相似,tzedakah 代表慈善施予,是猶太生活的道德義務。慈善也是基督教的核心價值,虔誠的摩門教徒會繳納什一奉獻。

在很多政治議題上我們意見相左,但我們的核心價值大部分都重疊。釐清這些我們都同意的部分,並解釋它們和科學研究的關聯,我們就有機會克服盛行的懷疑論與對科學的不信任,尤其是因價值受到衝擊而產生的不信任。

We have been authorized by Princeton University Press to use this conten. 該內容由普林斯頓大學出版社授權使用

——本文摘自《為何信任科學:科學的歷史、哲學、政治與社會學觀點》,2024 年 04 月,貓頭鷹出版,未經同意請勿轉載。

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