我們來自同一個星球－《從世界變得寂靜開始》

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！

市場的公開資訊，真的能幫助消費者做出好決定嗎？

經濟學通常假設消費者主權可以使個人福利最大化：消費者會權衡各種機會，並選擇能夠最大化自己效用的選項。

但市場提供的資訊，是否足夠讓消費者最大化自己的福祉？消費者是否會臨時改變心意，喜歡上別的商品？消費者是否渴望擁有一些與當前選項不同的商品？餐點標示熱量有助減肥？

許多經濟學家覺得，企業藉由巧妙的廣告誘使消費者做出不明智的選擇；還有些經濟學家認為，消費者的確做出不明智的選擇，但過失應該算在他們自己頭上。本章稍後將討論這些行為經濟學家的論述。

多數經濟學家猛然意識到，現行市場其實並不缺乏資訊，公開且良好的資訊量非常大。許多製造商努力宣傳自家商品，甚至提供與其他廠牌的優劣比較及相對的價格訊息；聲譽良好的廠牌和在乎名聲的百貨業者，也間接提供優良品質商品的相關線索。這些都是市場行之有年的公開資訊。

數位革命使資訊量瞬間膨脹數倍。有了網路搜尋功能之後，人們不用走進商店就可以獲得充足的商品訊息。譬如我最近在尋找合適的行李箱，幾個購物網站提供了關於尺寸與重量的資訊、羅列產品的優缺點，還有先前買家對特定型號箱子的評論。

如果在Google搜尋中輸入「行李箱評價」，一下子就會跳出《消費者報告》（Consumer Reports）、《漫旅》（Travel + Leisure）、《好管家》（Good Housekeeping）、《今日美國》（USA Today）、《商業內幕》（Business Insider）、家電網（Wirecutter）、集點網（Upgraded Points）等提供的資訊。

資訊越多越詳細，真的越好嗎？

儘管可靠的資訊來源比比皆是，消費者仍舊無法窮盡所有資訊。經濟學家認為消費者的確「不應該追求完全的知情」，因為搜尋資訊與消費資訊都需要投入時間和金錢。

因此，對擁有部分資訊的消費者而言，只有未知資訊的預期價值超過獲取資訊的成本時，才值得追求更多資訊。另一方面，即使市場的競爭壓力迫使廠商提供大量的商品資訊，還是依然沒有揭露許多重要、與安全相關的訊息。

舉例來說，曾有廣告商建議布朗威廉森菸草公司（Brown and Williamson Tobacco Corporation）在宣傳旗下新商品時，強調新配方能降低引發心臟疾病的有害氣體，然而這項建議並未被接納。

一份內部文件顯示，該公司高層認為：「在特定有害氣體對心臟疾病的影響獲得政府證實且廣為人知之前，貿然在廣告中提及這種氣體並不具有策略性價值。」

由於廣告商極其堅持，該建議最終遭到菸草公司斷然拒絕。該公司認為，提及這些氣體只會適得其反，因為這麼做，反倒公開揭露吸菸對心血管的不良影響。

當市場競爭機制無法為消費者提供重要的資訊時，政府的干預才具有價值。政府公開揭露與吸菸相關的資訊，確實能降低一部分的吸菸率，也會促使廠商降低香菸中的焦油和尼古丁含量。企業有時也沒有測試自家產品的動機，因為他們發現：消費者不認為廠商的內部測試具有公信力。

——本文摘自《經濟學家眼中的世界 (40周年好評增修版)：一本讀懂經濟學的優劣與局限，剖析政府、市場和公共政策，探索人類的幸福》，2023 年 5 月，今周刊出版，未經同意請勿轉載。

奇怪的仙女圈

如果你漫步在澳洲西部的旱地上，你可能會看到（圖 一）中的奇怪景象。

原本長滿鬟刺屬（spinifex）植物的土地上赫然出現一圈圈的紅土區域，上面沒有長任何植物，這種奇怪景象被稱為「仙女圈（fairy circles）」。

和神秘的麥田圈不同，他不是一夕之間所形成的，更沒有麥田圈一般詭異難解，事實上，自上世紀 70 年代科學家首度在南非發現這種特殊的現象後，就一直有許多科學研究嘗試以各種證據和理論解開仙女圈背後成因，時至今日，仙女圈的成因仍備受爭議。

既然不知道，何不問問「在地人」？

今年 4 月發表在 nature ecology & evolution 的論文＂First Peoples’ knowledge leads scientists to reveal ’fairy circles’ and termite linyji are linked in Australia＂嘗試從一個特別的角度來解決這個問題，那就是「馬爾圖族（Martu）的傳統知識」。

既然說是「特別的角度」，肯定代表這篇研究與其他有所不同。一般進行生態學研究時，很少會考慮當地原住民族對於生態系統的認識和見解，然而，原住民族通常已經在某一個生態系裡面生存非常久的時間，因此通常會累積大量的傳統生態學知識（traditional ecological knowledge），這通常牽涉到長期的觀察驗證，並不是現代科學方法短時間內可以做到的。

因此，科學家在探討仙女圈的形成原因時，決定先來「問」看看生活在澳洲這塊土地超過 65000 年的澳洲原住民族。

結果顯示，仙女圈這種特殊的構造確實烙印在馬爾圖族的文化裡，他們認為仙女圈的形成和白蟻之間有很大的關係，這樣的生態學知識不只出現在口耳相傳的文化中，也出現在古老的圖騰裡，例如（圖二）就顯示了澳洲馬爾圖族的祖先很直接地把仙女圈的出現以及白蟻（termite）連結在一起（圖二 b 中有些圈圈裏面像等號的白色圖騰就是白蟻，而圖二 d 中那些紅色的像熱狗的圖騰也是白蟻（沒錯，因為這些圖片給的授權只有 CC BY-NC-ND，所以我不能在上面加註釋））。

根據馬爾圖族的生態知識，仙女圈是白蟻的「家」，而仙女圈外的區域則是白蟻的「通道」。除此之外，馬爾圖族還發現仙女圈的土表具有堅硬的特性，仙女圈的土表堅硬到可以用工具敲擊地面以使幫助穀物褪去外皮。

「在地人」說的到底是不是對的？

然而，前人研究的研究基本上已經抦棄了仙女圈的形成和白蟻有關這種想法，因為他們並沒有在仙女圈中發現很多白蟻。這代表原先的科學觀察結果和馬爾圖族的傳統知識有所出入，究竟誰更正確呢？

研究結果顯示，馬爾圖族的生態知識很可能是對的。

研究團隊實際挖開仙女圈以後發現仙女圈中真的有不少白蟻，挖的洞裏面有 41% 挖到白蟻。此外，在仙女圈中挖的洞中高機率含有所謂的「巢腔（chamber）」，巢腔的功用是育幼、休息以及儲藏食物排泄物等等，通常會集中在某一個特定區域形成「巢（nest）」。仙女圈外的區域則鮮少出現巢腔這種構造，但是仙女圈外的區域卻很容易挖到覓食用的通道（圖三）。

綜合馬爾圖族的傳統知識以及科學研究的結果，澳洲仙女圈的形成確實可能和白蟻的建築構造有關，因為仙女圈內外的白蟻建築構造有明顯的差異。

雖然本研究作者最後並沒有對於仙女圈形成的確切原因給出特定理論，但筆者推測，可能正是因為白蟻巢室堅硬的構造造成仙女圈堅硬的土表，沒有良好的土壤結構而植物自然無法在仙女圈上生長。

傳統生態知識和西方科學知識擦撞出意外的火花

原住民族的傳統生態知識確實可以在科學進展上扮演重要角色，這篇研究就是一個很有趣的例子。

一般而言，科學研究所涉及的方法幾乎全都是所謂的「量化研究（quantitative research）」，然而，這篇研究卻先使用質性研究（qualitative research）的方法調查馬爾圖族的傳統知識（順帶一提，這篇研究的作者多達 39 位，其中有 23 位是澳洲馬爾圖族的專家和耆老），再以此為靈感進行科學調查，可以說是相當有趣的做法。

馬爾圖族對於仙女圈的傳統知識遠遠不僅止於此，仙女圈中間堅硬不透水的特性使其成為大雨後馬爾圖族的臨時蓄水池，這個蓄水池在人類文明和生態上扮演甚麼作用？馬爾圖族和仙女圈的故事還會繼續寫下去。

1. Walsh, F., Bidu, G. K., Bidu, N. K., Evans, T. A., Judson, T. M., Kendrick, P., … & Williams, C. M. (2023). First Peoples’ knowledge leads scientists to reveal ‘fairy circles’ and termite linyji are linked in Australia. Nature Ecology & Evolution, 7(4), 610–622.