Loading [MathJax]/extensions/tex2jax.js

0

0
0

文字

分享

0
0
0

11位稱得上是科學家的影星(下)

陸子鈞
・2014/12/17 ・1942字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 503 ・六年級

上集在這:11位稱得上是科學家的影星(上)

大銀幕上的影星總是男的帥女的正,而其中有幾位在迷人的外表下,還生了個聰明的腦袋,以科學方式探索戲外的真實世界。有些真的像科學家一樣,有了新發現;有些則是曾經夢想成為一位科學家,但後來還是著迷於詮釋各種角色而成為全職演員--你猜得出來有誰嗎?

————————–

p1

六、柯林·佛斯(Colin Firth)

奧斯卡影帝柯林·佛斯被列在這裡其實和其他影星不太一樣,他並沒有修習過理工相關學位,但卻是一篇發表在《當代生物學》(Current Biology)的研究的共同作者(註)。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

柯林·佛斯在結束《王者之聲》的拍攝之後,到英國BBC Radio 4 新聞節目「Today」擔任過客座新聞編輯。在客座期間,他建議科學家掃描不同政治傾向的人的腦部影像,看看是否有什麼差異。起初,英國倫敦大學學院(University College London, UCL)認知神經科學研究中心(Institute of Cognitive Neuroscience)的科學家里斯(Geraint Rees),在節目中掃描了保守黨的政治人物鄧肯(Alan Duncan)還有工黨的龐德(Stephen Pound)兩位的腦部,後來他又增加了研究參與者的數量。結果發現,政治立場越是開放的人,其大腦前扣帶迴(Anterior Cingulate Cortex)的灰質就越多。藉此特徵判斷測驗者的政治傾向,正確率高達72%!

也許柯林·佛斯沒有理工相關學位,也不以研究為職業,但他被列入這篇研究的共同作者,看來連科學家都得承認他有科學家般的好點子。

註:Kanai, R., Feilden, T., Firth, C., & Rees, G. (2011). Political orientations are correlated with brain structure in young adults. Current biology, 21(8), 677-680.

————————–

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

p2

七、馬伊姆拜力克(Mayim Bialik)

在《生活大爆炸》(The Big Bang Theory)中飾演謝耳朵(Sheldon)女友艾咪(Amy)的拜力克,在銀幕內外,她都是一位神經生物學家。

拜力克初次登上銀幕,是在1991年到1995年的電視劇《綻放》(Blossom )中的小童星。電視劇《綻放》結束後拜力克淡出演藝圈,同時錄取了加州大學、哈佛大學和耶魯大學,但她希望能留在父母的身邊,所以選擇了加州大學洛杉磯分校,後來取得神經生物學、希伯來語、猶太學三門學位,接著她又繼續攻讀神經生物學博士。

拜力克在博士班期間研究的是一種染色體缺失導致的罕見疾病-普瑞德威利症候群(Prader-Willi syndrome,俗稱小胖威利症)。普瑞德威利症候群患者的智力普遍較低,而且會無法克制地進食,多數患者缺乏生長激素生長激素,影響發育。(註)

註:Bialik, Mayim C. “Hypothalamic regulation in relation to maladaptive, obsessive-compulsive, affiliative, and satiety behaviors in Prader-Willi syndrome” (PhD Diss., UCLA, 2007).

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

————————–

p3

八、辛蒂·克勞馥(Cindy Crawford)

有在關注「維多利亞的祕密」(Victoria’s Secret)的朋友大概對資深模特兒辛蒂·克勞馥不陌生。她在中學時期意外被攝影師發掘,從此踏入模特兒圈。不只外表迷人,克勞馥也有聰明的腦袋,她在高中是全優生,後來還得到獎學金進到西北大學(Northwestern University)攻讀化工系。但是克勞馥還是比較嚮往模特兒生涯,於是一學期後她就休學了,成為全職的模特兒,一直到2000年才退出模特兒界。

————————–

p4

九、豆豆先生(Mr.Bean)

比起「羅溫·艾金森」(Rowan Atkinson),大家可能比較會直覺叫他「豆豆先生」。多半飾演呆瓜的豆豆先生其實聰明絕頂,他在英國紐卡索大學(Newcastle University)畢業後,到牛津大學女王學院( The Queen’s College, Oxford)繼續攻讀電機工程碩士!論文研究自動控制系統的相關主題。他也是在就讀牛津大學期間開始投入戲劇,還遇到了之後密切合作的作家理查·克提斯(Richard Curtis)。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

————————–

p5

十、班·米勒(Ben Miller)

活躍在英國電視劇,曾在《凸搥特派員》(Johnny English)及《麻雀變王妃》演出(The Prince and Me)的班·米勒,差點成為劍橋物理博士。他中學畢業之後,就進入劍橋聖凱瑟林學院(St Catharine’s College)修習自然科學,後來還在劍橋讀了固態物理學博士,研究的主題是「 Novel Quantum Effects in Quasi-zero Dimensional Mesoscopic Electron Systems」,但是還沒拿到博士學位,他就改行往喜劇發展了。

————————–

the-hangover-part-2-02

十一、鄭肯(Ken Jeong)

或許你叫不出他的本名,但卻在許多部電影中看過他的臉。鄭肯在《好孕臨門》(Knocked Up)中飾演一位醫師,在螢光幕外,他還真的是一位醫師(內科)!

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

鄭肯雖然經常在電影中扮演中國人,但其實他是韓裔美國人。他的雙親是韓國移民,父親Dong-Kuen Jeong是北卡羅來納農業與技術州立大學(North Carolina Agricultural and Technical State University)的經濟學教授。鄭肯的聰明才智在中學期間就被察覺,畢業之後進入杜克大學(Duke University),後來在北卡羅來納大學(University of North Carolina)取得醫學學位。

在紐奧良從醫期間,鄭肯開始發展他的喜劇興趣。後來在《好孕臨門》中尬上一角,證明他的喜劇天賦,從此打開他的演員之路,陸續出演《醉後大丈夫》、《變形金剛3》和《賈伯斯》。(可以參考鄭肯接受NPR的專訪

在《好運臨門》中飾演婦產科醫師的鄭肯。
在《好運臨門》中飾演婦產科醫師的鄭肯。

————————–

11位稱得上是科學家的影星(上)

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

除了這11位,你還知道哪位影星在現實世界也跟科學沾得上邊咧?

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度
陸子鈞
294 篇文章 ・ 4 位粉絲
Z編|台灣大學昆蟲所畢業,興趣廣泛,自認和貓一樣兼具宅氣和無窮的好奇心。喜歡在早上喝咖啡配RSS,克制不了跟別人分享生物故事的衝動,就連吃飯也會忍不住將桌上的食物作生物分類。

0

2
1

文字

分享

0
2
1
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。