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！

在流感盛行的嚴冬，您可曾為了開窗與否，天人交戰？還是在搭公車的時候，選擇開走道對面的窗戶，凍死別人，造福自己？通風能降低感染空氣傳播疾病的風險，但交通工具的窗戶到底要怎麼開，才能達到最佳效果？墨西哥物理學團隊發揮所長，在 2022 年 12 月的《科學報告》（Scientific Reports）期刊上，推薦開公車窗戶的方法。^[1]

公車模型

COVID-19 疫情期間，防疫資訊滿天飛。因為事關人命，「♪ 雖然我曾經這樣以為／♪ 我真的這樣認為」，並不能做為給予建議的理由。許多公衛措施的效益，例如：戴口罩和保持社交距離等，都被嚴厲地以科學的方法檢視。這群墨西哥物理學家著眼於通風的機制，想瞭解到底挑哪個位置的窗戶，打開多少扇，對公車內的空氣品質最好。當然，他們並未唱著林憶蓮的〈為你我受冷風吹〉，親自搭車實測，被風吹到掉眼淚；而是打造了一台小模型來實驗，再以電腦模擬運算。^{[1, 2]}

他們參考一輛 9.92 x 2.5 x 2.2 公尺，地板內側離路面 0.4 公尺的實體公車，打造出約 1/10 大的壓克力模型。如圖所示，車體透明，僅窗戶用黑色虛線框出，方便觀察；裡面有二氧化碳偵測器（CO₂ sensor）、風速計（anemometer）；以及可裝卸的 3D 列印乘客，方便創造空車和滿載等狀態。由於假人不會呼吸，所以得從模型的中央車底灌入二氧化碳，代替真實的吐氣。測試氣流時的車速，則主要設定在每小時 50 公里。^[1]

實驗項目

這個實驗從下列兩個角度，來探討通風效果：

1. 開啟的窗戶數目：從不開窗、開 2 扇或 4 扇，到全部開啟等，都嘗試一輪。^[1]
2. 窗戶的位置：一般常見的公車，窗戶都是開在車體兩側，也就是乘客座位的旁邊。不過，科學家在模型的車頭，挖了 2 個長方形的氣窗，看看這種設計的效果又是如何。^[1]

實驗結果

研究團隊發現，在一般擁有左右兩排窗戶的公車上，氣膠（aerosols，又稱「氣溶膠」或「懸浮微粒」）的擴散與排出，均受車內負壓造成的吸力驅動。打開 4 扇，也就是左右各 2 扇窗戶最通風；全開也不會加快氣膠排散，或減少累積。氣流促使氣膠向車頭聚集；有些從前面離開的氣膠，會由後面的窗戶回流；而氣膠在車裡停留的時間，平均為 6 分鐘。不過，當科學家拿出他們改造的新型公車，馬上就超越了傳統公車開 4 扇窗的成效。^[1]

有別於市面上常見的款式，這種新型公車的前方擋風玻璃，靠近車頂處，多了兩個氣窗。如下圖所示，公車移動時，前方氣窗會進氣，產生一股推力帶動通風，而不再仰賴車內負壓的吸力。空氣從前方灌入，通過座位區域，再由車尾原本就設在兩側的窗戶出去；不像開 4 扇的，氣流無法完全貫穿車體。^[1]

以公車滿載 50 人的狀況為例，車速每小時 50 公里時，新款公車內的通風換氣速率，為每人每秒 100 公升；遠高於英國急難科學顧問團（Scientific Advisory Group of Emergencies，簡稱SAGE），在 COVID-19 疫情期間建議的 8 至 10 公升。就算行車速度只有每小時 9 公里，也還能符合 SAGE 的標準。同時，車內氣膠的總量減少，在車速每小時 50 公里的狀態下，滯留的時間降至 50 秒。^[1]

尚待研究的變因

既然新款公車這麼通風，何不趕快上市？上述實驗未涵蓋的數個變因，其實仍有待探究。比方說，3D 列印的假人沒有體溫，真實的公車坐滿活人乘客時，車內的溫度可能較高。如果再考量各地天候，造成的車外氣溫差異，這裡關於氣體流動的結論，便不見得適用。^[1]更何況在空氣污染嚴重的市區，開窗搞不好會弄得灰頭土臉，大概也無益於呼吸功能。假如將來臺灣除了密閉且附空調的公車，也有這種墨西哥的新式車款，身為乘客的您，會想搭哪一種？

1. Alexei Pichardo-Orta F, Luna OAP, Cordero JRV. (2022) ‘A frontal air intake may improve the natural ventilation in urban buses’. Scientific Reports, 12, 21256.
2. 滾石唱片ROCK RECORDS（01 JUN 2012）「林憶蓮Sandy Lam【為你我受冷風吹 Suffer for you】Official Music Video」YouTube.

• 本文轉載自社團法人台灣國際生命科學會（ILSI Taiwan）《【ILSI Taiwan 國際會客室】2021年第2期-在食品安全及COVID-19風險中取得平衡》
• 發佈者／Dr. David Acheson，The Acheson Group （TAG）創始人、總裁兼執行長，超過30年醫療和食品安全經驗，曾任職美國農業部食品安全及檢驗服務局 （USDA FSIS）、食品藥物管理局食品安全與應用營養中心 （FDA CFSAN），在FDA期間制定2007食品防護計畫，作為美國食品安全現代化法案 （FSMA）的基礎。

在過去的兩年，食品業者都在努力對抗 COVID-19，避免員工染疫，同時持續種植、製造及銷售食品，並且努力維持食品安全倡議與計畫。這是全球性的挑戰，台灣也是如此。無法遠端上工的食品業者們，如何兼顧防疫，讓食品能夠安全生產呢？

食物中毒的汙染源頭，比供膳場所更前端

食媒性疾病（Foodborne illness，俗稱食物中毒）是全世界持續發生的議題，而且在一些情況下會產生危機，以台灣來說：

• 根據 Surveillance of Foodborne Diseases in Taiwan（Medicine, February 2021）的研究，在 2014 到 2018 年間，食物中毒事件患者數為 26,847 人，平均每年有 5,370 人。
• 2019 年，台灣有 503 件食物中毒案件，患者數為 6,944 人，創下 23 年來新高。
• 2020 及 2021 年已發現有許多食物中毒的攝食場所是發生在學校，2020 年，台中市的三所不同學校，共有 130 名學生發生食物中毒；新北市的一所國小有 106 名學生及教職員因為有食品中毒症狀 （food poisoning symptoms）被送往醫院。

雖然學校及供膳之營業場所已被列為食物中毒的主要重點，但汙染的源頭需要追溯到更前端的食品供應鏈（supply chain），這表示食品安全在食品生產及配送等各個層面的重要性。

但是食品公司要如何確保食品安全與如何保護員工免於 COVID-19 感染之間取得平衡，尤其居家工作（work-from-home）這個選項，對食品產業來說是不切實際的。

在保護員工的前提下，讓食品安全生產

在疫情流行期間，艾奇森集團 (The Acheson Group, TAG) 持續與客戶合作，幫助客戶在食品安全及保護員工進行食品生產間取得平衡，以下是對 COVID-19 防護措施之一些建議，同時亦可遵守食品安全規範。

COVID-19 防護措施：與全球大流行的傳染病應對，是一個全新的挑戰，COVID-19 是一種未知的疾病，這使得大家更難知道要如何好好的保護員工及民眾。但隨著我們對這個病毒的了解越多，就能了解病毒在工作場所傳播的風險，我們以金字塔管制階層（Hierarchy of Controls Pyramid，詳見圖一）為基礎，開發一個降低風險的策略 （Risk Mitigation Strategy），這種管制階層的建立可以降低在工作場所傳染或傳播疾病的風險。

在這些管制措施中，業者可以採用 4 種基本但必須的規範，能保護員工又可確保營運持續性（business continuity）：

1. 員工健康檢查：員工抵達後，每天定期量測體溫，並詢問員工目前的健康狀況、旅遊史及密切接觸者，問題要包括在過去 24 小時內有無發燒、咳嗽、呼吸困難、嗅覺或味覺喪失 （anosmia）、疲倦或疲勞、喉嚨痛、頭痛、腸胃道疾病，如腹瀉（diarrhea）等，並詢問該員工是否在出現症狀前 48 小時內，接觸過有 COVID-19 症狀的人或已確診患有 COVID-19 的人。
2. 社交距離：員工之間保持 2 公尺的社交距離，區隔有助於防止已受 COVID-19 感染的人傳染給其他員工，雖然在廠房內難以進行，但公司可以採用輪班方式及錯開休息時間、減少休息室椅子數量、盡可能增加設置格欄（placing barriers）、增加生產班次或放慢生產線速度等策略，讓員工之間的距離可以拉遠，也可以在廠房周圍張貼海報，提醒員工要保持社交距離的重要性。
3. 個人衛生：勤洗手並避免碰觸臉、鼻子、眼睛和嘴巴，可以減少 COVID-19（與其他疾病）的傳播，若能同時做到上述兩者，即使我們手不小心接觸到傳染性飛沫，也可以確保不會轉移到鼻子、眼睛和嘴巴。洗手要用肥皂及水至少 20 秒，如果無法執行，要使用酒精含量至少 60% 的洗手液，如果手已經明顯弄髒了，要先用肥皂及水洗手，再使用含酒精的洗手液。
4. 口罩：儘管戴口罩的文化在台灣已經根深蒂固，但值得一提的是，在廠房內以及戶外群聚時，戴口罩有助於減少病毒的傳播。口罩的選擇要有兩層或多層緊密編織、透氣、可清洗的不織布（fabric），如棉或亞麻；第三層（中間層） 是過濾型的不織布，如聚丙烯不織布，可以增加防護力。重點是口罩的貼合度及過濾性（而不是增加層數），口罩大小要夠大，至少可以完全覆蓋鼻子及嘴巴，且緊密貼合臉的兩側、沒有縫隙，而且仍然能夠輕鬆的呼吸。

若能強制執行上述策略和管制階層中的其他策略，將有助於降低 COVID-19 的傳播，以及因為受 COVID-19 感染而導致員工缺勤。

「可追溯性」是食品安全的重要關鍵

食品安全：台灣在 2016 年制定的食安五環政策，與美國的食品安全法規有一些相似之處，尤其是著重於可追溯性（traceability）的「從農場到餐桌的食品安全系統」，不論是在美國、台灣，以及全世界，我們發現食品鏈（food chain）可追溯性是食品安全的重要關鍵，上述提到的，台灣學校食品中毒案件也證明其重要性，雖然汙染源可能發生在學校，但也可能是從食品供應鏈中被帶入，所以要了解汙染發生在哪個環節，才是預防和去除汙染源的關鍵。

雖然可追溯性在台灣和美國都不是新的策略，但在疫情期間更顯重要，供應商也面臨一些挑戰，食品製造商、零售商和餐飲業者要確保他們的供應鏈風險評估及管理盡可能達到健全及徹底落實。

食品業者應保持關注其他食品安全領域包括：

• 環境監測及管制：環境管制計畫 （Environmental Control Program, ECP）是客製化系統（customized system）的規範，有助於降低加工環境中的汙染風險，包括遵守一般作業規範、良好的衛生（proper sanitation）、製程管制（process controls）、預防維護（preventive maintenance）和矯正措施（corrective actions），並確保上述這些措施皆符合法規要求。
• 回收及危機處理之管理：即使在良好的情況下，食品汙染仍然會發生，所以產品回收也會發生，做好產品回收的準備，不僅保護消費者，更是對品牌的保護。尤其是在一些危機情況，譬如疫情期間，業者如何管理產品回收，取決於業者對產品回收的準備情況。
• 過敏原：2016 年，台灣將食品過敏原標示規範，從 6 項主要食品過敏原，增加為 11 項，施行日期剛好在全球疫情大流行的高峰期（2020 年 7 月），所以很容易被忽視，但重要的是，所有食品公司都必須備製好系統性的過敏原檢測及管制規範，這不僅是為了確保符合法規規範，更是要保護消費者。
• 法規及全球標準：每個國家皆有特定的法規規範食品業者，但是在全球競爭下，業者通常還需要遵守全球標準，例如全球食品安全倡議  （Global Food Safety Initiative, GFSI），其中許多標準在疫情期間臨時進行調整，以符合各國「宅在家（stay-at-home）」的規範，但是，隨著許多地區的疫情開始趨緩，完整的標準規範將恢復施行，許多業者需要重新評估操作情況，以確保在面對 COVID-19 的同時，沒有遺漏任何重點。

雖然臺灣在2021年中出現 COVID-19 病例增加，目前在民眾努力配合下疫情逐漸趨緩，但對食品安全的需求會持續管制。因此，業者必須要在 COVID-19 與持續性食品安全議題間取得平衡，以確保可保護員工、消費者，以及業者本身。

1.  Surveillance of Foodborne Diseases in Taiwan（Medicine, February 2021）
2. 食安五環政策
3. 供應鏈風險評估及管理