Loading [MathJax]/extensions/tex2jax.js

0

0
0

文字

分享

0
0
0

【2014智活星期二】吳育龍:虛實混和的未來世界

PanSci_96
・2014/11/07 ・1285字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 510 ・六年級

15627262926_bd778dd652_z

紀錄:羅紹桀

「我們希望在教學過程當中不要讓學生只是在教室裡空想一個不切實際的題目,然後做出一個不合時宜的東西,但經不起市場與商業模式的考驗,所以我們的課程設計希望讓學生深入場域去與場域的內容結合」

吳育龍老師認為,現在的學生很習慣於處在真實的教室裡,但同時心理處於虛擬的網路,這是現在人類天生的技能與生活方式,我們希望去結合虛擬與現實,做出一個展演的互動,今天他將與我們分享他實際帶領學生深入場域的例子。

吳育龍:虛實混和的未來世界

數位與文化交融─大甲媽祖文物館與西川社區古婚禮的例子

吳老師帶領學生進行的第一個案子就是大甲金華山媽祖文物館,它是坐落於台中的一個很有名的文物館,號稱是全世界收藏媽祖文物最豐富的博物館,但問題是其原本的場域設計並不太引人入勝,所以吳老師與學生組成的團隊希望能讓它變得更加有趣,怎麼做呢?

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

學生以媽祖為主題,做出一套體感遊戲「保庇之心」,玩家利用左右手扮演千里眼和順風耳,跟著媽祖幫助海上的漁船安全回航,所謂的分數以「福報」來隱喻,當海怪過多「殺不完」時還可以「放大絕」,當時展覽從原本的空無一人到小朋友必須排隊才能玩到體感遊戲。

另外,利用館藏收藏的媽祖生平畫作共五十幅作品,做成動畫呈現,原本只做了六幅,但館方看了之後相當滿意,便與該組六名同學產學合作,完成五十幅畫的動畫。

另一組的作品「禪想」,概念就是把宗教中打坐的「靜」轉換成虛擬世界的養分,如果你在這個體感遊戲中坐著不動,虛擬世界的樹就會成長,並生出蝴蝶;一組利用動態拼貼的技術創作出「眾生相」,利用現場參觀的民眾留下的影像拼貼成媽祖頭像。

吳老師接著與我們分享另一個主題,是西川社區的古婚禮,學生同樣利用科技將古婚禮文化作包裝,一組學生作品「創造未來」利用照片拼貼機的技術,讓來訪的民眾拍攝之後套上老化效果,象徵長長久久,並可以Email傳送收藏;另一組學生設計了一個多用途的繡球花,可以讓花童戴在頭上作為一個發光的帽子,但帽子反過來就變成ㄧ個提袋,如果放在桌上就變成燈飾;還有一組學生包裝了傳統的禮俗「奉茶儀式」,把平板電腦包裝成「茶盤」當你把茶放在茶盤上,就會出現各種新人出嫁時的心情分享。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

數位與教育的結合─食物鏈怪獸卡計畫

最後吳老師與我們分享他目前還在進行的科技部專案,希望能透過新的方式讓學生在學習時更有趣,希望學生在玩中學習,吳老師的團隊改編國小課綱的食物鏈概念製作成AR實境的戰鬥卡牌,以食物鏈的上下關係製成「怪獸卡」,並融合各種物種的「習性」成為「技能卡」,小朋友如果要贏,就必須先把知識記憶下來。

吳老師今年希望能推廣成為免費教具,希望學生能在玩的過程中學習。


【關於智活星期二】

智活星期二是Pansci與CRE@TAIWAN智活聯盟共同舉辦的小規模聚會,旨在推廣「智慧科技導入常民生活」的教學理念與社會實踐,活動的主要形式是找三、四位各大專院校不同領域的講者針對同一主題,各自在15分鐘內與大家分享自己的教學方法論與實踐經驗,並讓所有人都能參與討論,推廣智慧生活與創新服務。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

 

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度
PanSci_96
1262 篇文章 ・ 2419 位粉絲
PanSci的編輯部帳號,會發自產內容跟各種消息喔。

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。

0

0
0

文字

分享

0
0
0
【2014智活星期二】羅日生:3D列印輔助設計教學成果分享
PanSci_96
・2014/09/25 ・1025字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 510 ・六年級

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

15235678276_c7e62a4174_z

記錄:羅紹桀

台中教育大學的羅日升老師,這上學期課程結合最近非常夯的3D列印與台中市西川社區的特有「古婚禮文化」,進行課程的安排與產學合作。

羅老師任教的台中教育大學與西川社區在地理上相當靠近,大約路程只有二十分鐘不等,而西川社區在台中地區屬於古婚禮相當俱有特色與代表性的社區,因此羅老師選擇以「古婚禮文化」為主要的訴求,帶領同學進行文創加值的設計專案。

羅日生:適性3D列印輔助設計教學成果分享—以古婚禮文創商品設計為例

西川社區古婚禮的文創加值

事實上,西川社區本來就有許多古婚禮的相關設施,包含新郎街、古禮的迎親隊等等,由於這個課程是一個全新規劃的課程,因此學生需要一個數位化的軟體工具來輔助,羅老師首先花了半年的時間學會所謂的3D列印技術,接著,羅老師領導學生應用科技進行設計的應用過程,包括場域的踩踏、訪問社區居民,並聚焦幾個特定的議題,以「花轎」為例,一般來說花轎的意義代表首次出嫁,如果是再婚就會使用紙或彩布紮成的「彩轎」。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

最後實際做出古婚禮主題產品,每一組至少要做出兩樣以上成品,並且要有特定主題,設計發想、理念等等,期末把成果做成一場展演,主題為「弄囍」。

3D列印技術

在實作部分,是利用系上和智活聯盟的材料來作所謂的RP(快速成型)作出實體模型,然後進行上色,在系上剛好就有一臺3D列印機,用很簡單的輸出的流程,讓學生瞭解整個設計的實踐,這個過程看起來很簡單,但事實上要在一學期設計出一個產品事實上是有一點難度和時間上的緊迫的。

這次的課程規劃中使用的3D列印技術雖然最近非常夯,但它其實並非新的技術,只是近幾年專利到期,所以才會普及,使用使用3D列印的技術中,模型的建造是關鍵,有好的檔案才會有好的作品出來,羅老師認為,通常在做產品開發的時候,創意重要,設計實踐能力也很重要,尤其是現在很多3D列印或是一些技術越來越成熟了,這些技術加上所謂商品化的點子,與產學合作,就能產生更多的設計能量。

【關於智活星期二】

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

智活星期二是Pansci與CRE@TAIWAN智活聯盟共同舉辦的小規模聚會,旨在推廣「智慧科技導入常民生活」的教學理念與社會實踐,活動的主要形式是找三、四位各大專院校不同領域的講者針對同一主題,各自在15分鐘內與大家分享自己的教學方法論與實踐經驗,並讓所有人都能參與討論,推廣智慧生活與創新服務。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

0

0
0

文字

分享

0
0
0
【智活星期二】吳育龍:「跨領域的碰撞」
PanSci_96
・2013/08/17 ・919字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 540 ・八年級

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

http://www.youtube.com/watch?v=W82KnkAUc_0

文/馮盈捷

「跨出自己所熟悉的領域」吳育龍老師用最簡單直接的方式說明跨領域的目的,舉例說明跨領域就是將兩者看似毫無相關的專長做有效的結合,好比說一般人認知的科技是冰冷理性的,若是將感性的美學觀點注入,可以讓社會大眾更容易接受科技所帶來的效益。

那麼新一代的人為什麼需要擁有跨領域的專業呢?吳老師說:「跨領域的人才需要的條件主要為整合不同類型的專業,因為台灣產業的就業條件其實都在追求一人多才的特性。」

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

這時吳老師秀出一張當紅的日本偶像團體AKB48的團體照片說明現今當紅的偶像團體為什麼會擁有這麼高的人氣,原因是在於一個女子團體中每個人的強項不同,當其他人補強了另一個人的弱點,就會有錯覺認為這樣的團體能歌善舞樣樣精通。又以大家所熟悉的RPG遊戲世界來說,通常一個角色可以扮演多種職業背景,滿足玩家的所有需求。

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

但事實上在現實生活中,一個人擁有多種技能是不太容易的事情,通常都是需要長時間的碰撞及摸索才能找到適合自己的定位,不然很容易導向兩種技能都會卻都不專精的局面。

為了解決跨領域人才所面臨的困難,吳老師說目前系上期望培育出跨領域「介面」人才,由三個不同主修領域所結合而成 : 數位學習、資訊和設計,將不同專長領域的學生異質分組,並且以學長姊的制度帶領後輩。但由於每個人的專業不同也因此容易會有摩擦與碰撞,例如:在高雄紅毛港文化園區的作品中,設計者發想出擲茭文化與數位科技的概念結合,並希望能直接與一般民眾互動,可是做設計的人不清楚做資訊時設定物件感應器上的難處,經過集體創作及長時間的摸索和交流後,學生會經由訓練達到具有兩者專業的特質,所以系上非常重視做中學的概念。

意見相歧的事件很容易在不同領域之間發生,但這也是在整合學習時激盪出火花的一部分,藉由同儕之間學習到他人的專長,並利用不同的角度去思考每一件事。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

台灣智活文創跨校聯盟(CREATE TAIWAN)主要是由交通大學為核心集結北部、中部與東部共八所學校,整合科技、產業及文化三方面的課程訓練,著重課程理論與實務的結合,根據不同的需求聚焦於文創方式並且推廣地方特色,目標培育出跨領域的師資及學生。

本活動由Cre@Taiwan 台灣智活文創產業跨校教學聯盟 與 PanSci 泛科學 共同主辦

-----廣告,請繼續往下閱讀-----