Loading [MathJax]/extensions/tex2jax.js

0

0
0

文字

分享

0
0
0

【Gene思書齋】一秒之後的倖存

Gene Ng_96
・2014/09/10 ・1946字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 555 ・八年級

如果你覺得生活苦悶,推薦你讀這本末世科技驚悚小說《一秒之後》(One Second After),保證你會珍惜身邊所有的一切。

《一秒之後》的男主角約翰小女兒珍妮佛的生日那天,珍妮佛從學校回來後,他們等著大女兒伊莉莎白回家共進晚餐。突然間,電扇停了、燈滅了、房子的保全系統也斷線,手機不通,外面一片寂靜,鄰近高速公路的房子裡卻連車子的聲音也沒聽見。

就在攻擊的一秒之後,依賴電力的文明小鎮徹底癱瘓。沒幾天,這個美國南方的純樸小鎮很快就陷入混亂。過了一陣子,暴徒從四面八方湧來,洗劫了雜貨店、藥局、醫院和民宅。群眾恐慌,衛生環境愈來愈糟,內憂外患下,還要面對藥物短缺,患有第一型糖尿病的珍妮佛正逐漸邁向死亡……戰爭、饑荒、寒冬和死亡接踵而來……

《一秒之後》對老美有深刻的驚世意味,難怪會成為美國國會推薦公民必讀小說。作者福岑(William R. Forstchen)寫作《一秒之後》的目的,除了娛樂大眾,還要讓奢華成性的老美思考,如果有一天所有電網、電器、電子用品都在一秒鐘報銷,美國人還是美國人嗎?

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

雖然《一秒之後》主要場景是在美國南方,可是小說中,台灣也受到了波及。讀到一半時,心中不免想著,有這麼嚴重嗎?可是再想想,我們現在的文明生活, 有哪些部分不需要用到電力?我們能夠舉國上下忍受斷水斷電多久?一天?兩天?一週?沒了電,甭說沒了照明和娛樂,連最賴以維生基本的食物都無法生產。有人可能會說,過去好幾千年沒有電力,人類文明不也是發展得很好嗎?是的,人類絕大部分歷史都沒有電力,可是過去並沒有維持我們今天這麼龐大的人口啊。

很多對科技不瞭解的人,會指控科技摧毀了人性,事實上不然;科技仍在人性駕馭之下,因為我們穴居人的天性經歷了上萬年的歷史!即使在捷運公車上,大家都當了低頭族,難道就是都市冷漠嗎?其實不見得,因為搞不好大部份人是低頭在臉書和Instagram按讚,或用LINE聊天。科技甚至讓內向者能夠用更自在的方式溝通,沒了智慧手機,難道個性內向害羞的人就會開始在捷運公車上到處搭訕?

當我們已經重度仰賴科技,而支撐科技的電網被大規模快速摧毀,連喝汽油的交通工具也因微電腦被破壞,我們並不會更接近人性,而很有可能真的會像《一秒之後》裡頭的那樣充滿獸性,為了生存,什麼事都做得出。一個超級強權,一個高度文明次序的國家,並不僅民不潦生,還自相殘殺,回歸到中世紀弱肉強食的社會。 在《一秒之後》中,美國人如果不是餓死,就是被殺死,要不然就是病死,雖然還不至於全部死光光,可是就只能把失去科技無法支撐的人口減少到原始農耕方法能夠負荷為止。

科技不僅帶來便利,或者各種各樣老派人士討厭的問題,科技也支撐著今天各種龐大的人口,無論你喜不喜歡,我們是不可能走回頭路的。在電力不方便的時代, 砍樹燒柴照明取暖作飯,就對環境更有善了嗎?我們也不可能為了回到自以為美好的過去,殘酷地決定地球上有一部分人口不值得生存。可是科技是否讓我們更堅強或更脆弱,在一小部分恐怖分子或野心分子可能的誤用下,我們人類的未來或許還真是未定數。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

《一秒之後》,讓美國文明重創的是電磁脈衝武器。電磁脈衝武器主要被分為核爆電磁脈衝武器與非核電磁脈衝武器兩種。電磁脈衝的最長時間通常只會持續一秒鐘,這就是《一秒之後》的書名由來。任何沒有受到保護的電器和任何連接到電線的東西,如電力系統、電子設備、微晶片等都將會受到電磁脈衝的衝擊而導致無法修復的損壞,而且電磁脈衝還會造成大氣層電荷密度的劇烈改變,使超高頻以下的各種波段產生干擾,而使通訊暫時阻斷。除非採用笨重而昂貴的電磁屏蔽、良好設計的濾波器和仔細接地等措施來加以完全保護。

和電磁脈衝有關的場景常出現在小說及電影中,一些能夠產生強大的電磁波武器經常用以進行攻擊,例如美國電視連續劇《24小時反恐任務》第八季的第12集中,恐怖分子利用以電磁脈衝原理製成的炸彈,破壞了美國反恐局的設備及運作機制。

《一秒之後》雖然主要是寫給老美看的,可是同樣的恐怖攻擊發生在台灣,小說的劇情搞不好也可能在這片土地上上演。即使沒遭遇到電磁脈衝武器的攻擊,單單台灣常發生的地震、颱風,以及氣爆、食安等人禍,也該讓人有所警覺而要居安思危了吧?

本文原刊登於【GENE思書軒】,並同步刊登於The Sky of Gene

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度
Gene Ng_96
295 篇文章 ・ 32 位粉絲
來自馬來西亞,畢業於台灣國立清華大學生命科學系學士暨碩士班,以及美國加州大學戴維斯分校(University of California at Davis)遺傳學博士班,從事果蠅演化遺傳學研究。曾於台灣中央研究院生物多樣性研究中心擔任博士後研究員,現任教於國立清華大學分子與細胞生物學研究所,從事鳥類的演化遺傳學、基因體學及演化發育生物學研究。過去曾長期擔任中文科學新聞網站「科景」(Sciscape.org)總編輯,現任台大科教中心CASE特約寫手Readmoo部落格【GENE思書軒】關鍵評論網專欄作家;個人部落格:The Sky of Gene;臉書粉絲頁:GENE思書齋

0

1
0

文字

分享

0
1
0
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

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!

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

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?

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

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。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

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。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
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)。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

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!

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度

討論功能關閉中。