看過三個傻瓜(3 Idiots)的朋友應該有注意到，裡面有一台不同傳統形式的直昇機，是利用四個同時旋轉的葉片來飛行。這種直昇機稱為quadrotor helicopter。相對於傳統的直昇機有不少優點，其中最重要的是把任何這台飛機該有的運動自由度都轉換成四個馬達的轉速，不需要額外的機械仰角控制，所以只要知道該怎麼控制這四個馬達就可以做出很多特殊的動作。
這樣飛機的設計上的重點就由機械設計變成了電腦控制系統為主，以目前的資訊技術跟過剩的運算能力而言，幾乎任何可以做的運動都應該可以經由計算來產生動作出來，實際上也就真的像電影上所看到的，一但控制系統做好，可以輕易作為無人的偵查監視飛機甚至搬運物品。所以很多以前想像中飛行機器人可以做的事情，利用這種設計都可能實現。
這影片是介紹利用程式控制一群這種飛行機器人來做建築的工作，把機械手跟直昇機結合，加上預先設計的結合材料(這裡可能用磁鐵作弊一下)，就可以讓一群飛行機器人在電腦的控制下自動蓋出結構。或許有一天可以利用這種方式在不同地方進行特殊的工程任務。
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？
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）。
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。
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。
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：
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）。
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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近來寫程式成了一門顯學，歐巴馬在2014年12月8日還現學現寫，用Javascript在螢幕上畫了一個方形色塊，成為第一位寫程式的美國總統。那麼史上第一位程式設計師是誰呢？答案出乎絕大部份人的意料之外：是一位出生於兩百年前的女性──艾妲．勒芙雷斯。
等等，電腦發明尚未超過百年，這怎麼可能呢？這就得從英國發明家查爾斯．巴貝奇（Charles Babbage）說起了。他在1822年設計出一部由齒輪帶動的差分機，可以反覆計算多項式的差值，而反推出函數的近似值，若能用機器取代人力計算，不但能縮短時間還能避免出錯。然而這部機器要用到兩萬多個零件，而且零件須有相當高的精密度，結果耗時十年，只做出完成度只有七分之一的半成品，原本資助此計畫的英國政府終於失去耐心，不願再挹注資金。但巴貝奇的夢想並未因此中止，因為他遇見了艾妲。
艾妲原來的姓氏是拜倫，是的，她就是詩人拜倫的女兒，卻從未見過父親。因為她的母親在她出生沒多久就受不了拜倫的喜怒無常與不負責任，而帶著她離開拜倫了。或許是遺傳到母親的數學天賦，艾妲自小就嶄露數學天份。十七歲時，她在巴貝奇處看到差分機的半成品，當場就被它吸引。她與巴貝奇兩人持續密集地書信往返討論差分機的未來，巴貝奇從中獲得靈感，決定設計更強大的「分析機」。
巴貝奇構想的分析機用蒸氣驅動，可以用打孔紙帶輸入不同程式，還有貯存資料的暫存器，可說是具備了現代電腦的雛型。為了尋求資助，巴貝奇也到歐陸演講宣傳。一位義大利數學家特地寫了篇科學報告，向歐陸的科學家介紹巴貝奇的構想。這份以法文寫成的報告約八千字，艾妲將它翻譯成英文並加上自己的註解，結果成了兩萬字的小書。
就是在這份譯稿中，艾妲為了舉例如何讓分析機解出代表白努利數的無限數列，而一個步驟一個步驟的寫出形成遞迴計算的指令，這些步驟其實就相當於現在的電腦程式。雖然巴貝奇的分析機終因過於龐大複雜而從未製造出來，但艾妲毫無疑義地被公認為寫出第一支電腦程式的先驅。
在那女性不能進大學的時代，艾妲以家庭主婦的身分竟能有此成就，實在難能可貴！只可惜她37歲時就因醫生用放血療法醫治她的子宮頸癌而失血過多死亡。
本文同時收錄於《科學史上的今天：歷史的瞬間，改變世界的起點》，由究竟出版社出版。
