東北亞也有颱風？三十年來強度變更高

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！

你有沒有想過，如果台灣比我們想像的大很多，那麼世界會因此而改變嗎？答案是，會！而且影響的層面非常的廣。近日這個熱門話題起源於PTT論壇上一位網友的問卦，而其他厲害的網友們也紛紛作出分析，甚至拍成影片，告訴我們若存在想像中的臺灣洲，究竟會發生哪些有趣的事。

不過你可知道，如果「大臺灣」真的存在的話，改變的將不只是島內生態與文明，甚至包含我們看待某些氣候的方式，其中聖嬰現象就是一個例子。這次就讓我們來思考一下，如果臺灣這麼大，對聖嬰現象將會造成什麼影響。

何謂聖嬰現象？

在說明「大臺灣」如何影響我們看待聖嬰之前，先來初步認識這個有趣的大尺度氣候。聖嬰現象（El Niño），從字面上來看，我們可以容易聯想到與耶穌基督的關聯。事實上，在早年位於祕魯地區的漁民們，便發現每當聖誕節前後，都會捕不太到魚，且海水相對平時來的溫暖，而後便將這樣的氣候變化，以西班牙語稱之為「聖嬰」（El Niño）。那麼為甚麼當這樣的現象發生時，當地的魚群會減少呢？其中關鍵原因便在於湧升流（upwelling）。

湧升流如圖二所示，為受到表層風的吹拂，進而產生由下向上的水流。對於魚群來說，湧升流的存在，可以幫助牠們獲取不少來自深水的營養物質，而這些營養物的來源，主要來自於海表面有機物的沉降，並進一步分解成硝酸鹽及磷酸鹽分布於深水層。因此，湧升流的存在便可將這些營養帶至表面，最後形成富饒的漁場供漁民捕獲。

可是，當聖嬰現象發生時，漁民發現捕不太到魚了，其理由在於湧升流效應減弱，造成魚群缺乏食物來源而難以聚集成漁場。那麼為甚麼湧升流會減弱呢？其中一個關鍵原因便在於東風減弱。

東風的減弱與太平洋東西兩側壓力場變化有所關聯，同時也與海洋的交互作用密不可分。從圖三我們可以注意到，當聖嬰現象發生時，暖池(Warm pool)[1]有往太平洋東側移動的趨勢，太平洋兩側高低壓會發生變化(東側降低西側升高)，並且海洋中斜溫層(Thermocline)[2]的存在深度也會有所改變。

註[1]：一般指的是熱帶西太平洋及印度洋東部多年平均海表溫度在28℃以上的暖海區。

註[2]：水溫在水體內部沿垂直線方向下變化幅度劇烈的水層。

如果臺灣變超大會怎樣？

接下來就是有意思的部分：通常要了解聖嬰現象是否發生，我們可以依據量測氣壓變化，或是海表溫度（Sea Surface Temperature, SST）來一窺究竟；然而這些方法，都將會因為臺灣變成超大而受到影響。

首先是量測壓力的部分，一般科學家常以南方震盪指數(Southern Oscillation Index, SOI)來表示，概念為將大溪地（Tahiti）月平均的地表氣壓減掉達爾文（Darwin）的地表氣壓。所以當聖嬰現象發生時，由於太平洋東側氣壓降低，西側升高，我們便可以發現SOI指數會比平時來得低。

那如果……台灣變成巨無霸大洲。注意到了嗎？ 大溪地整個被臺灣吃掉了！也因此原本的南方震盪指數將無法計算，除非我們在臺灣洲的台東國架站，才有辦法彌補原本大溪地的觀測位置。

既然量測氣壓走不通，下一個可以嘗試的便是利用海表溫度變化。根據定義，科學家將赤道太平洋Niño3.4(170°W~120°W, 5°S~5°N)範圍內的海表面溫度距平值進行五個月的移動平均與標準化，當連續六個月以上超過0.4°C的話，便可判斷為聖嬰年，反之低於0.4°C即為反聖嬰年。

不免俗的，讓我們再次看看臺灣巨大化之後會碰上甚麼麻煩。從圖五中我們可以注意到，臺灣洲根本佔據了指標區域的一半以上，也就是說，科學家將無法透過海表溫度的變化對聖嬰進行觀測。

很遺憾的，在受到臺灣劇烈膨脹後，兩個主要的聖嬰觀測指標便失去效力，也就是說，我們將難以透過量化的方式來了解聖嬰現象。

那麼聖嬰現象還是否會發生？

本質上，依據觀測及理論，聖嬰現象為一個大氣與海洋的交互現象，且發生位置主要位於熱帶太平洋海域；也因此，一旦這個巨大化的臺灣影響到大氣、太平洋或是之間的耦合機制，都將足以影響聖嬰現象的存在。

首先我們從海洋的角度來看。膨脹的臺灣就如同將太平洋一刀兩斷，也就是無論洋流走向或是大尺度的海洋波動（例如Kevin wave）等，都將受到很大程度的影響，而這些都和聖嬰現象背後的動力機制密不可分；而若以大氣的角度來看，考慮巨大臺灣洲是等比例放大的臺灣，那麼中央山脈將會是一道非常宏觀的高牆，甚至足以抵擋信風的吹拂。一旦海洋上空大尺度範圍的風場受到影響，便意味著大氣環流會進而有所改變，這一些都極有可能影響聖嬰現象的產生。若我們從定義的角度，由於先前量化聖嬰的指標，無論是SOI或是ONI，在受到大臺灣的影響下都已失去效力，因此在無法量化的條件下，除非我們再發展一套新的指標，否則就無法評估聖嬰現象是否發生。

不過無論如何，巨大臺灣洲畢竟只是一個想像。事實上，若今日的臺灣有如此龐大，無論是島上物種或是人類文化演變，都將是前所未有的新樣貌；若再思考「大臺灣」的形成，我們甚至要改寫教科書對於全球板塊分布的描述，地球歷史也將會是個嶄新的故事。

當然啦，若該故事成真，最先抗議的民族應該就是夏威夷人了，畢竟夏威夷島可就再也不會出現在這個世界上了！

1. [問卦] 如果台灣是這個大小 會變怎樣？
2. El Niño & La Niña (El Niño-Southern Oscillation)
3. Southern Oscillation Index (SOI)
4. Oceanic Niño Index (ONI)
5. Trade winds
6. 聖嬰奧秘
   

最近全台水情拉警報，但是去年夏天南部地區才因為豪雨停班停課。這些極端降雨是最近幾年才出現的嗎？成功大學生命科學研究所的碩士生陳信豪，利用紅檜樹輪中的穩定氧同位素，重建了台灣過去480年來的降雨。他的研究結果顯示，與歷史氣候相比我們正面對長期乾旱的挑戰。

科學家一直想知道，近年來的極端氣候在長期尺度中是否屬於「正常範圍」，但是人類有系統地記錄氣象也不過200年歷史，台灣更是在20世紀後才開始累積長期的氣象資料。因此，重建古氣候就是許多科學家努力的目標。

2015年的動物行為暨生態學研討會中，陳信豪發表了他如何利用紅檜樹輪的穩定氧同位素，來重建台灣過去五百年的降雨。樹輪有很高的時間解析度，很適合作為重建古氣候的材料。紅檜是台灣霧林帶的代表性樹種，霧林帶則是台灣主要的生態系之一，高度依賴穩定的水氣條件，更是中低海拔的重要水資源庫，因此雲霧森林長期的氣候變動具有重要的生態意涵。

陳信豪在台東中海拔山區鑽取了72棵紅檜共106根樹芯，每根樹芯在處理之後於顯微鏡下鑑定年份。接著再取下部分樣本送至名古屋大學，測定氧同位素（δO）的比值。一般來說，水分子中的氧多為δ¹⁶O，只有少部分是較重的同位素δ¹⁸O。樹輪中δ¹⁸O比值取決於根部吸收的水分以及植物的蒸散作用。氣候乾旱時，來源水的δ¹⁸O比值變重、植物蒸散作用加強，植物體內的δ¹⁸O比值就越重；當年輪中δ¹⁸O比值較重就表示當時降水較少，環境較乾，因此能根據氧同位素的比值推斷出過去每年紅檜生長季－4月至9月的氣候變化。

處理樣本得長時間在顯微鏡底下操作，很需要耐心與細心，不過陳信豪提到，最喜歡的就是上山採樣，「可以充分享受林野生活，看到了不少野生動物水鹿、黃喉貂等等。」因為也不是一己之力能夠完成，所以也很感謝一起分工的夥伴。

在比對氣候因子後陳信豪發現，樹輪氧同位素比例的變化與近50年來台灣4月至9月的降雨記錄非常相關，再以此建立模型推估過去480年來台灣的降雨。比照世界氣象組織（WMO）以30年間距統計氣候變化，陳信豪指出「近30年是過去五百年來，平均降雨量最少且極端事件最多的時段！」綜觀過去五百年，極端乾旱或降雨不是沒有發生過，但是連續又相對的乾旱狀態卻很罕見，「我們的霧林帶生態系正面臨極大的壓力！」

此外，陳信豪進一步指出，同位素比例與東太平洋海水表面溫度有顯著相關，意味著聖嬰現象顯著影響台灣的降雨。台灣的地形變化大、氣候分區明顯，亞洲季風、聖嬰現象、甚至颱風或梅雨等氣象對區域氣候的影響不同，重建台灣不同氣候區的歷史氣候也是未來的研究方向。