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生命禮讚

timd_huang
・2011/10/04 ・6106字 ・閱讀時間約 12 分鐘 ・SR值 500 ・六年級

台灣和大陸對於玩石頭、收藏各種石頭的稱呼千百種,有叫「奇石」者、有叫「雅 石」者、有叫「異石」者、有叫「怪石」者、有叫「片雲」者、有叫「幽石」者、有叫「巧石」者、有叫「研山」者、有叫「片石」者、有叫「美石」者、有叫「雲 根」者、有叫「拳石」者、…等等等,難以計數,基本上來說,不管這些都有古籍可考證的名稱如何,玩來玩去,一直到現在都還是在中國傳統文人社會思維框架裡 面打轉,並沒有什麼重大的突破,至少在思想方面,還是意淫於石頭的外形,一廂情願想像多於實質內涵,最可悲的是被商業化的炒作,拿石頭騙錢。

不過,撇開那些惡質商業炒作不說,傳統玩石所追求石頭的藝術性,還是有準則:某塊石頭必須具備有「瘦」、「漏」、「透」、「皺」、「醜」等五種特(德)性,才能入行為尊。

「瘦」者:表現石形堅勁挺拔的氣勢;
「漏」者:石上有‘眼’,四面玲瓏;
「透」者:此通於彼,彼通於此,若有道路可行;
「皺」者:表面紋理千變萬化;
「醜」者:蘇東坡的「醜而雄、醜而秀」方臻佳品;《鄭板橋集》。

我從廿多年前回國以來,力主科學性、教育性的「玩石(家)」,期望能從傳統中國人玩石頭玩了幾千年的死胡同內,打開一片新天地,從知識證據學習的角度來把 玩、欣賞我們所腳踏的「石」地,不再被諸如「(雅石圈內大老)我們幾人說好,明年要流行XX石」等騙術耍得傾家蕩產(如某名藝人);我們力主透過石頭的內 涵瞭解地球,增進知識,達成教寓於樂的環保觀念,在號稱台灣有六、七十萬玩石人口與社團中,可說是異數怪胎。

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我們並不反對傳統的玩 石,畢竟這是幾千年的文化累積傳承,也是個人所好的選擇,你我歡喜就好了,但是,我們堅決反對當今社會那種惡質的政治與商業炒作,把一顆莫名其妙的石頭, 喊到上千萬新台幣的天文數字、胡說水晶有磁場、…等等,雖然世界上並沒有任何國家法律禁止「笨得愉快」,畢竟人生有選擇可以不要如此,多學一點、多知道一 些,不會死啦!至少不會像某玩過藍綠的失意女政客某某某,連南北極都搞不清楚,竟然還敢拍環保紀錄片(騙)〈正負兩攝氏度〉,這種所謂的科普紀錄片,或可 唬弄老百姓一時,但當觀眾瞭解真相覺醒之後,或會產生反感,哦!他們所謂的地球暖化、節能減碳等等環保議題,喊得漫天價響,原來只是政客們用來對付我們小 老百姓騙錢騙選票的藉口而已;最終的結果就是,打著環保紅旗反環保,適得其反。

生命禮讚「正面」。
生命禮讚「反面」。

最近帶著研究團隊部份成員跑了一趟雲南,撿拾了幾塊石頭,頗為有趣,我老頑童就以傳統的遊戲規則--「瘦、漏、透、皺、醜」五德,拿出一塊來和雅石界朋友玩玩,沒錯,我用你們的遊戲規則,公開侵門踏戶叫陣,有本事的雅石朋友們,歡迎上此擂台比劃兩下。

首先,僅就傳統玩雅石的外型「五德」來說,這塊我命名為〈生命禮讚〉的石頭,「瘦」、「漏」、「透」、「皺」、「醜」五德沒少一樣全都有,簡單描述如下:

「瘦」:整塊石頭的形狀堅勁挺拔,化石突出,凹凸有致,體積雖不大,卻氣勢宏偉;
「漏」:石上有好多個圓圓的‘眼’,也有一條小縫隙,可從這邊看到另一邊的漏光;
「透」:此生物化石通於彼生物化石,彼生物化石通於此生物化石,若道路四處通行;
「皺」:石頭表面千變萬化,有化石、有圍岩、有較軟的、有較硬的、有堆疊,紋理變化無數;
「醜」:諸多尚未鑑定遠古生命遺骸碎塊雜置,「醜而雄、醜而秀」,當之無愧。

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所以說,僅就玩雅石者所訴求石之「五德」,我此石乃「無法計價、獨一無二、罕世難得、天地瑰寶」者也,讓你流口水了吧?讓我們這些走科普路線、批評雅石沒有可衡量準則的玩石者,隨便拿出一塊石頭,就用你們的遊戲規則,把你們統統打個大敗,不服氣也得服氣,不是嗎?

無法計價

這塊我命名為〈生命禮讚〉的石頭,撿自於雲南中部的埃迪卡拉紀實體化石點,從地層學來說,屬於埃迪卡拉紀(Ediacaran Period, 6.3 – 5.4 億年前),即大陸稱之為震旦紀之最頂層,依據雲南當地的資深地質學者說,此處為出土恐龍化石的中生代與前寒武紀(Precambrian)之不整合地層, 上方的中生代地層已經全被風化掉了,讓下部前寒武紀的地層露出來,岩層屬於燈影灰岩;很抱歉,確實的地點,無法透露,免得那些虎視眈眈、諸如雲南在地的 「恐龍商人」和台灣科博館「學術鯊魚」等不學無術者覬覦,偷搶硬搶過去,導致破壞毀滅了如此重要的科學研究。

埃迪卡拉紀是地球上首次出現巨型多細胞生物(生命)的偉大時期,在地球上生命史的演化過程中,雖然到如今科學們對牠們的研究與瞭解並不充份,但絕對是非常關鍵的主要時期,因為 從大約35億年前地球海洋裡面開始有簡單的單細胞生命開始(最原始的生命如何開始是另外一個課題,在此不論),目前的化石證據顯示,這是地球上第一次、最早有如此體型巨大、多細胞生物的關鍵重要期間,而且生物種數量眾多,到目前已經命名了超過一百多種埃迪卡拉紀的生物,相對於「寒武紀大爆發 (Cambrian Explosion)」,我給此時期取了「埃迪卡拉紀大繁榮(Ediacaran  Thrives)」的名稱;又,埃迪卡拉紀在寒武紀之前,比寒武紀更古老。

過去古生物學和地質年代教科書,把地球生命演化分為兩個主要階段:1. 肉眼看不見的生命之「隱生宙(Cryptozoic Eon)」,和 2.肉眼可見的「顯生宙(Phanerozoic Eon)」,並以古生代最早的寒武紀開始為界線,寒武紀之前歸於「隱生宙」,那時候的生物都是很小很小的顯微生物,必須透過顯微鏡才能看清楚;而從寒武紀 早期的「寒武紀大爆發」之後,歸類於「顯生宙」,自此之後,出現了不必靠顯微就、光用肉眼就可看清楚的生物;雖然微小的生物從幾十億年前出現、繼續生存到 如今還有,可是一般來說,埃迪卡拉紀巨型生物化石的出土,小者好幾公分,十多公分者很普遍,甚至有長達一兩公尺的生物,「顯生」生物的化石證據擺在眼前, 隱生宙和顯生宙的界線,必須往前挪移,從5.4億到大約5.8億年前或更早。

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在還沒更進一步說明之前,光僅就上面這段「隱生宙和顯 生宙的界線,必須往前挪移,從5.4億到大約5.8億年前或更早」這一點來說,那些看到石頭眼眶內只有鈔票多寡的雅石玩家們,你們來說說看,到底這要價值 多少?人生那有這種靠一塊石頭就可修正世界古生物學與地層教科書的機會?我前面說我這塊石頭「無法計價」,有說錯嗎?

獨一無二

埃 迪卡拉紀的化石,到目前為止的紀錄,在世界上有廿、卅個地方出土,全都(只)是印模化石(Cast/Imprint),雖然如此無奈,科學家們過去就靠著 這些印模化石做研究,提出了好些有趣的意見與看法,也促成了國際地層學會在兩百多年以來,於2004年首次定名一個新的地質年代,以最著名的澳洲地名命名 為「埃迪卡拉紀」;但是,除了我所發現的雲南中部這個點所出土的化石樣本之外,世界其餘各地的埃迪卡拉化石,全都是印模而非實體化石(Body Fossil),也就是當時生物死亡之後,被海底黏涕涕微生物墊(Microbial Mate)的微生物分解吃掉,所剩下空間被泥沙填充的遺跡化石(Trace Fossil),而非原本生物石化的結果。

印模化石可以用來作外觀的形態學 (Morphology)的描述研究,卻無法進一步探討這些生物內部組織細胞構造與生理機制,這有如醫學院的學生,不能拿著公仔做大體解剖學習人體內部構造,或如吹氣娃娃可以抱抱,卻無法生孩子;因為過去只有印模化石的關係,以至於至今有諸多的爭論,各說各話,舉一兩個最關鍵的問題來說:這些埃迪卡拉紀的生物,到底是動物或植物?或者有動物也有植物?德國的權威研究者Seilacher曾經提出「凡德生物界(Vendobionta)」,認為這些生物,既不屬於動物界,也非植物界,而是一個已經滅絕的生物界(Kingdom);牠們如何取得生命的能源?是靠光合作用 (Photosynthesis)?或是化合作用 (Chemosynthesis)?再者,怎麼會在這段期間,開始出現如此巨大的諸多生物?那時候的地球生態環境如何?諸如此類關鍵問題,靠著印模遺跡, 根本無法想像推論,我們也就無法得知地球上最首先的生物,到底怎麼活的?活在什麼樣的環境?後來為何在埃迪卡拉紀/寒武紀界線,完全都滅絕了?難道是上帝 創造生命的第一次實驗失敗了,所以到寒武紀又重新來過?

好消息是,如今被我找到了埃迪卡拉紀的實體化石,過去幾十年來阻礙困擾科學 研究的無法跨越藩籬高牆,當下已經消失了,從現在開始,實體材料有了,接下來就要看科研人員的本事了,我手中有好多透過穿透式X光顯微照片和各種光學顯微 照片,可以作為證據,隨便舉一張為證,可以明顯地看到細胞狀的結構,這也是駁斥某學者認為這些化石是新生代石灰華最有力的證據;前面說過,到如今,從文件 搜索的角度來說,我這個發現,不管別人承不承認,的確是「獨一無二」的。

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穿透式X光顯微照片,可清楚看到細胞狀的結構

罕世難得

相 對於世界其它各處的印模遺跡化石,雲南這個地點所出土的實體化石,若從埋藏學(Taphonomy, 或謔稱「死相學」)的角度來看,其它各處的死亡埋藏情況,大部份是被火山灰壓倒到海洋底面,所以基本上都還保留著生物遺骸排列的方向性,也都是比較完整的 鑄模,從型態學的角度來說,能知道某個當時代生物長得什麼樣子,當然非常重要,台灣話不是說,先要瞭解人家長得像熊或像虎?面貌青面獠牙或溫文儒雅?身體魁武或缺肢斷腳?生物體的外形,當然是鑑定的第一步;到目前為止,從這些印模來看,埃迪卡拉紀的生物,相對於寒武紀大爆發的生物來說,體型顯然龐大無比, 寒武紀生命大爆發的生物,除了奇蝦可到60公分左右、算是最大的掠食者之外,其它的生物,通常都不到10公分,而埃迪卡拉紀的生物,動不動就是十幾公分,有的還可能長達一兩公尺,僅就體型大小來說,寒武紀生物難以比較;這就指出了一個有趣的問題來:依據達爾文的進化學說,生物體型大小,隨著演化變大,古老的生物,通常體型較小,後來的越來越大,到了某一程度之後,又往小的方向縮,就拿恐龍為例,早期的恐龍大約在10公尺上下或以下,到了(侏羅紀)中期,長達卅、四十、甚至五十公尺的地震龍、超級龍等龐然大物,相當普遍,後來到白堊紀,至少到了快滅絕的白堊紀晚期,恐龍又縮小到十米上下。

不同於其它地點埃迪卡拉紀化石,雲南這處的實體化石,幾乎沒找到完整的生物個體,而是一大堆相對大塊的碎片,沒有被當時海底的微生物啃食掉,胡亂堆積在一 起,很明顯的,這裡的死亡原因,和世界其它各處都不同,我姑且稱這種情況為「沙拉碗埋藏」,就好像到餐館吃的沙拉碗內,放有一大堆被剁成碎塊的各種蔬菜混拌在一起,沒有整顆的洋蔥、青椒、或其它蔬菜。

在化石現場,看到最多的是管狀體類(Tubular)的殘片,半邊管壁的化石,幾乎閉者眼睛亂抓都會抓到;還保留圓圈一根根管狀的實體化石,也不難見,從直徑1公分左右到6公分的都有;此外,相對來說,葉片狀(Frond)生物,目前我鑑定出來的黃楊清蓮體(Chinglian huangyoung, Huang 2009),碎片數量不如管狀體類者多,但只要懂得辨識,也不難找到;再者,從這些生物殘片堆埋的情況來說,我不認為是一般的遷移埋藏,就如死蛤死螺被海水沖積到海底凹處胡亂堆放,因為這些生物,基本上都是軟體的生物,經不起大風大浪的折騰,反而目前有初步的證據顯示,很有可能是當時的海底黑煙囪生態系統 (環境),被突發奇來的海底火山或黑煙囪噴泉爆發打死切碎掩埋在現場的--若是我如此的猜測是對的話,那就更加「大條代誌」了,意味著我找到了將近六億年前海底火山爆發或黑煙囪爆炸現場的遺跡,呀呼!

我在雲南中部找到了埃迪卡拉紀的巨型實體化石,從記錄上來說,這是世界首次的重大發現,從此之後,科研人員要切要剁要刮,深入探討牠們的身體內部構造,找尋各種問題的答案,就有了實際的物體,不像以前只能推論猜測,如今可以把牠們放在顯微鏡下仔細觀察比較,我也網羅了世界最頂尖的學者和研究設備,正在積極努力研究中;所以說啊!從這個埃迪卡拉紀實體化石的死相學和實際“深”入研究的角度來說,這塊石頭絕對是「罕世難得」,別的地方也還沒找到過。

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天地瑰寶

接著從這塊具有以上三種特性的埃迪卡拉 紀實體化石所含有的生物生命來說,上述的管狀體類,其實有可能不只有一個生物種:目前採集到的樣本,有的管子外表平滑,有的表面有凹溝,也有的管外表面如 苦瓜諸多突出的顆粒,很有可能是不同的生物;但也有可能是同一種生物的不同部位,這一點目前無法確定,因為還沒有找到足夠多的樣本,也沒有正式的發掘,每 次去都只待了很短的時間,所以只有撿到一堆片段的碎片,來日若有找到一端是平滑、中間是有凹溝、另一端卻是苦瓜皮,那就可確認說是相同生物不同的部位,目 前尚無法定論,姑且認為是三種不同的生物。

除了管狀體類的樣本很多之外,此地點還有一類葉片狀的生物:目前從諸多碎片拼逗,我為了 紀念偉大的媽媽,命名為黃楊清蓮體,她老人家因受老爸白色恐怖的拖累,自己忍辱負重一手把我們三個孩子拉拔長大,還稍微不輸給別人,我覺得世界上她最偉 大,所以以她的名字來命名這個我最先鑑定出來的埃迪卡拉生物,略表兒子綿薄孝心;有關黃楊清蓮體的介紹,請見我部落格拙作〈讓媽媽萬古留芳---試論「黃大一啥米碗糕體」〉和在〈自然優先(Nature Prededings〉的 文章;當然,有沒有可能我搞錯了,竹篙接菜刀,把馬嘴裝到牛頭了?當然有可能實際上有好多種葉片狀的生物,不過,當世界研究埃迪卡拉的權威、哈佛大學的 Andrew Knoll 博士教授看過照片之後,他給了我打了一劑強心劑,他非常肯定這葉片狀的生物,絕對是埃迪卡拉紀的生物。

除了以上這兩大類之外,其實,這塊樣本上還有好幾種形狀非常怪異、到現在我還無法讚一詞的生物,比方說,照片第一面大約中央位置,有一個幾乎像個圓形餅乾的東東,在第二面也有一個,牠(們)到底是啥米碗糕?莫宰羊,在這塊石頭上,從外觀型態來說,我認為至少有五、六種、搞不好還不只這個數目的生物種數--雖然這只是一塊冷冰冰的石頭,卻充滿了生命的活力,取名「生命禮讚」,只要我喜歡,有何不可?又,從手頭的其它樣本塊,還看到有像高麗菜葉的、有像拉直的法 國牛角麵包者、還有好幾種我根本無法描述歸類的,右邊這張照片上,有一些破裂薄薄的化石碎片,應該是另外一種等待鑑定的埃迪卡拉生物;總而言之,統而言 之,這一塊和我手頭上其它的埃迪卡拉化石樣本,實際上是充滿了我們地球最早期的巨型多細胞生物,在將近六億年前,牠們都是活生生的生命啊!如今已化為石頭,令人歎為觀止,這不是「天地瑰寶」嗎?

這塊樣本上面,有些相對來說(碎裂的)薄片,顯然是某種有待鑑定的古生物。

有人或許會說,我黃大一實在太臭屁,沒錯,我真的很臭屁,臭屁到讓好些人心裡恨得癢癢的;沉思一下人生的價值,不就這麼一回事情?要懂得抓住機會,老黃賣瓜,自賣自誇;我從小就被貼上台灣黑五類,人生一路走過來坎苛窮困潦倒,等了五十六年又兩個月,才拿到老爸被槍斃前夕寫的遺書、老爸的遺產,全被國民黨的阿兵哥明的暗的搶去了…,如今我抓住機會,盼能揚個小名立個小萬,酒店關門的時候自己不後悔,雖然經常下一頓飯在哪裡都沒有把握,還瘋狂投入研究,我才不 要等死了以後才上郵票,每每有了小發現小進展,當下能稍微自醉於狂妄的思想春藥中,難道有過份嗎?不是有詩句說:「有花堪折需直折,莫待無花空折枝」,那 些螢幕畫冊上姣好美麗的身材的小妹妹,難道等到七八十還有ㄏㄧㄠˊㄅㄞ的本錢嗎?所謂:「數天下風流人物,且看今朝」,捨我又其誰?

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本文原發表於作者部落格催眠恐龍[2011-09-30]

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timd_huang
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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!

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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?

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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。

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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。

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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)。

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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!

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從一片荒蕪到綠色星球:細菌與光合作用如何重塑地球——《你的身體怎麼來的?》
商周出版_96
・2025/01/27 ・3861字 ・閱讀時間約 8 分鐘

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喜出望外

海中糟粕化為盎然綠意

這個星球現在仰仗光合作用運轉。

──史緹耶可.戈盧比奇(Stjepko Golubic)

四十億年前,地球的陸塊相當單調,黑色、褐色、灰色的岩石上一片荒蕪,火山朝著無氧的大氣噴發毒素,人類乘坐時光機回到那時間點會立刻窒息。當時地球上僅有的生命形態是細菌,以及比英文句號還小得多的單細胞生物。然而若往前快轉幾十億年,來到距今僅三億五千萬年前後,會發現大氣中氧含量接近人類已經習慣了的百分之二十一,這是個很奢華的數字。

那個年代,海洋中滿是巨大生物四處洄游,植物入侵陸地並為人類的演化鋪路。地球從無法居住的荒土蛻變為藍綠色的生命樂園,這麼戲劇性的轉折是什麼力量在背後推動?

種種因素之中有一項特別醒目:直到一九六〇年代人類才開始意識到光合作用的力量不下於各種地質學事件,改造這顆星球的手段神祕且驚奇,非常難以想像。

地球從荒土到生命樂園的蛻變,歸功於光合作用的出現。圖 / unsplash

改造過程中,光合作用或許曾經引發大規模生物滅絕。科學家一度認為其威力能夠與核戰浩劫相提並論,使這顆行星被寒冰覆蓋化作巨型雪球。但同時光合作用又輔助、甚至促成「不可能」的演化捷徑,進而提高生命多樣性,最終使植物甚至人類得以存在。科學家如何研究太古時代的自然變動?而光合作用又如何將地球鬧得天翻地覆?

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疊層石背後的生命故事

十九世紀末期,有人找到能夠追溯光合作用悠久歷史的第一條線索。那時候沒有任何證據指向距今大約五億五千萬年的寒武紀之前有生命存在,然而一八八二年冬天美國大峽谷深處名叫查爾斯.沃爾科特(Charles Walcott)的岩石收藏家改變了一切,後來還當上史密森尼學會的主席。

沃爾科特的故鄉是化石天堂紐約州由提卡市(Utica)。小時候他生得瘦瘦高高,喜歡在父母的農場以及附近未來岳父擁有的採石場內找化石,十八歲離開校園之後先去五金行當店員,卻自己閱讀教科書、研究化石並撰寫論文、與著名地質學家通信來維繫心中熱情。他曾經蒐集古代海洋生物三葉蟲的化石標本,品質在全世界而言也是數一數二,後來慷慨出售給了哈佛大學。

沃爾科特的勘探技巧十分高明,也藉此就職於新成立的美國地質調查局。一八八二年十一月,地質調查局局長、同時自己也是探險家的約翰.威斯利.鮑威爾(John Wesley Powell)要求沃爾科特勘測迄今為止無法進入的大峽谷深處。

鮑威爾之前嘗試過,但只能乘坐小木舟趁漂流時稍微觀察最底層岩石,後來他就在偶爾有「刺骨寒霧、雪花飛旋」的地方紮營監督,帶人修建一條從峽谷邊緣延伸到下方三千英尺(約九百一十四公尺)處溫暖地帶的陡峭馬徑,並且讓時年三十三歲的沃爾科特帶著三名工人和足夠支撐三個月的食物、九匹上鞍的騾子沿著那條臨時小徑進入谷底。

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「高原之後就會積滿雪,」鮑威爾告訴他:「春天之前你和搬運工無法離開峽谷。希望這段時間裡,你能好好研究地層序列,盡量收集化石。祝好運!」

對沃爾科特而言,這是千載難逢的機會。他已經發現一些已知的最古老化石,例如神似甲殼類但奇形怪狀的三葉蟲。此外,達爾文發表《物種起源》不過四十年前,但因為缺乏最原始的動植物或細菌化石而遭到很多抨擊。批評者仗著沒有化石這點堅稱所有物種都是神造,懷疑論者也要求達爾文證明古代有過更單純的生物,可惜他只能委婉表示若生物體很小就不容易留下化石,希望有朝一日會出現。

充滿驚喜的山谷

沃爾科特深知達爾文的窘境。他沿著陡峭原始小徑下降到幾乎沒有生命跡象的大峽谷谷底,然後用心觀察周遭環境。山谷、懸崖,除了石頭還是石頭,但這一隅紅色天地很得他喜愛,不過同行的化石收集家、廚師和馱獸管理員就未必能夠分享那份悸動了。

他們沿著八百英尺(約兩百四十四公尺)峭壁吃力前行,其中一段就是現在的南科維山徑(NankoweapTrail),一般認為是大峽谷裡最危險的路線,河流地形坡陡水急即使沿岸也難以行走,有時候不得不自己開路以求深入。後來一頭騾子死亡、另外兩頭受傷。旅程中至少一次,沃爾科特筆中的墨水結凍了,但又必須在篝火邊融冰為水給騾子飲用。但最可怕的其實是死寂與孤獨,才三個星期就導致那位化石收集家夥伴憂鬱求去。但沃爾科特不同,能來到谷底他太興奮了,堅持了七十二天才踏上歸途。

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有一天他爬上爬下,對部分岩石中層層線條感到好奇,乍看很像切開的包心菜。這些圖案極不尋常,所以沃爾科特認定是生物,後來將其命名為藍綠菌(最初曾視為藻類)。他還聯想到自己在紐約州看過來自寒武紀時期的類似化石,取「隱含生命」的含義命名為隱藻化石(Cryptozoön)。然而大峽谷的情況有點不同,這些化石明顯可見,卻又位於更古老的岩層內,因此歷史比任何其他已發現的化石都久遠。

沃爾科特在大峽谷的古老岩層中發現了類似藍綠菌的化石,命名為隱藻化石,揭示比已知更古老的生命存在。圖 / unsplash

沃爾科特後來在蒙大拿州等地持續發現同樣古老的隱藻化石,接著其他古生物學家也在前寒武紀岩石內察覺到疑似化石的特殊圖案,種種線索指向最原始生命形式的證據可能保存在寒武紀前的石頭裡。即便如此懷疑論調不斷,尤其某個長期存在爭議的標本被證明了並非化石,而是火山石灰岩經過壓力和高溫形成獨特的礦物沉積。

隱藻化石的爭議:解鎖前寒武紀生命的證據

一九三〇年代,沃爾科特去世的四年後,劍橋大學最具影響力的古植物學家蘇厄德(Albert Charles Seward)決定加入辯論,卻在後來被古生物學家肖普夫(William Schopf)形容是「讓煮熟的鴨子飛了」。蘇厄德在史稱「隱藻化石爭議」的事件中嚴格審視前寒武紀化石證據,得出結論認為這完全是一廂情願,所謂的化石與現存物種之間沒有明顯關係,大型結構並未顯示出由較小細胞組成的特徵。

他主張沃爾科特在隱藻化石找到的環狀圖案可能是海底富含鈣質的淤泥沉積,人類本來就不該期望細菌這樣微小的生物會被保存在化石,最後又語重心長告誡科學家:有些尋找化石的人太過一頭熱,他們宣稱找到特別古老的標本時不能輕信。

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地位如此卓著的人物提出警告,導致地質學家不願再從岩石尋找距今約五億年以上的化石,畢竟找到的機率幾乎等於零。久而久之許多人認定了生命在地球上的歷史很短,這顆星球的前面四十億年、其歷史的九成之中根本沒有生命存在。微生物學家史緹耶可.戈盧比奇指出許多科學家以「前寒武紀」一詞指稱生命尚未問世的太古時期,其實這是陷入「現有工具檢測不到就代表不存在」的思考偏誤,將缺乏證據直接視為否定證據了。

時間來到二十年後的一九五〇年代中期,澳洲年輕研究生布萊恩.洛根(Brian Logan)隨地質學教授菲利普.普萊福德(Philip Playford)探索了位置偏遠的鯊魚灣,也就是澳洲西北海岸一片孤立的鹹水潟湖。站在這兒的海灘,淺藍色海水退潮時會露出如夢似幻的奇景:數百顆三英尺(約九十一公分)高的圓柱狀岩石林立,彼此間距很小,彷彿堅硬粗糙如石塊的蘑菇聚集叢生。

兩人詳細調查了這片怪異石陣,然後意識到理解沃爾科特隱藻化石的關鍵。眼前這些不僅是活化石,還能回答一個經典謎語:什麼東西既死又活?石頭表面曾經活著,是藍綠菌累積起來形成網罩般的構造。海水進出時,這層菌網會捕捉沉積物。而藍綠菌死亡後,沉積物固定在原位如海綿狀的石塔,於是又有新的細菌附著其上、形成新的一層網罩。

細菌以同樣方式在太古海洋中創造出沃爾科特的隱藻化石,現在稱為疊層石,語源是希臘文stroma(層)和lithos(岩)。目前只有鯊魚灣等少數幾個地方能找到疊層石,環境對其他多數生物過於鹹澀無法生存。但另一方面,已經化石化的古老疊層石則在世界各地皆有發現。

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澳洲地質學家偶然發現還活著的疊層石,同時美國兩位地質學家史坦利.泰勒(Stanley Tyler)和埃爾索.巴洪(Elso Barghoorn)也宣布找到了蘇厄德口中不存在的化石標本,其中微生物有單細胞也有多細胞,藍綠菌絲也包括在內,而且這些化石都有大約二十億年歷史。「許多人很震驚的,」戈盧比奇表示:「原本以為生命在寒武紀才爆發,之前什麼都沒有。寒武紀應該是起點才對。」但現在普遍接受最古老的疊層石化石上微生物活在三十五億年前,依舊是地球誕生的十億年之後。達爾文和沃爾科特應該很欣慰。

哪種細菌造出最古老的疊層石?無法確定是已經會行光合作用的藍綠菌,抑或是它們的祖先。不過藍綠菌至少二十四億年前已經存在於海洋。

——本文摘自《你的身體怎麼來的?從大霹靂到昨日晚餐,解密人體原子的故事》,2025 年 01 月,商周出版,未經同意請勿轉載。

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台灣有恐龍嗎?化石學家帶你探索島嶼的古老秘密——《好久・不見》
麥田出版_96
・2024/11/02 ・2579字 ・閱讀時間約 5 分鐘

台灣的地理位置與化石形成

台灣也有化石嗎?台灣也有恐龍嗎?

世界地圖攤開一看,台灣陸地上的面積看來是不大,但其面對的太平洋,不只在我的想像中、在我多年搭著飛機到世界各地檢視相關的標本,試著拼湊出鯨魚們在數千萬年間演化歷程的經驗中,我知道也相信台灣的地底下,必定蘊涵著能跟我們講出帶有全球視野的化石標本。

同時,台灣除了被海洋包圍之外,那平均深度只有六、七十公尺深的台灣海峽,也清楚的意味著,當更新世的冰河時期讓海平面下降幅度來到或超過這個臨界點時,台灣就會成為歐亞大陸最東南邊的一角。

相信在台灣的不少人都常聽過,台灣在冰河時期會和中國大陸連在一起,但我在跟大家解釋這樣的環境變遷與古生物演化時,總是會特別強調我不想泛政治化,但世界地圖清楚的標示出台灣的地理位置應該是可以、也該要放在更大的版圖:歐亞大陸的板塊底下來討論,而不是只有限縮在與中國大陸連結的關係。

畢竟,當我們像是讚嘆著非洲地區的陸生大型哺乳動物,能在以年為單位的時間軸來進行長距離的移動時,基本上是用「萬年」以上的尺度來探討生物演化、移動的古生物學,處於歐亞大陸東岸的台灣上的大型脊椎動物,要橫跨歐亞大陸到西邊、或是反方向的來到台灣,大概都會是稀鬆平常的移動距離。

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建立起這樣的思維模式後,當然就是需要有最直接的化石證據來驗證這樣的想法,或深入討論其化石標本的背後,隱藏了怎樣的大尺度演化事件。

大型脊椎動物跨越歐亞大陸到台灣,在古生物學的長時尺度下是平常現象。圖/envato

早坂一郎的開創性研究與犀牛化石

二○一八年一月底從日本的筑波搬到台北後,一邊重新改造所接手的退休丘臺生教授的實驗室、一邊開始準備新學期的上課內容;除此之外,很重要、也是主要的工作內容,就是要開始到野外和各個單位的收藏庫裡尋找、檢視相關的化石標本,試著解讀其背後所帶有的古生物學、演化學上的意義。

有趣、但不令人意外的是,知道我開始要在台灣從事大型脊椎動物化石研究的人,第一個反應通常都會是:台灣也有化石嗎?台灣也有恐龍嗎?這樣之類的疑問。

要回答台灣有沒有化石紀錄的出現,我在日本的工作經驗,和剛好不小心娶了日本太太,讓我能從搬到日本工作前還不會五十音的狀態,到現在能有一定用日文溝通和閱讀日文文獻的基礎能力,幫了很大的忙。

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因為,台灣的古生物研究歷史,基本上就是從日治時期展開並奠下根基。也因此,有一定的日文能力和在日本古生物學界中遊走的經驗,確實是對於一些細微的狀況,更能推敲或掌握。

舉例來說,我目前所服務的台灣大學於一九二八年創立時的前身:日治時期的台北帝國大學,一開始創校時就加入的早坂一郎教授,可以說就是在研究台灣大型脊椎動物化石的先驅,也就不意外為什麼一九八四年在台灣所發現、並被命名為一個新亞種的犀牛化石,會以早坂為名(犀牛的故事書寫在第四話)。

延伸閱讀:從放牛學生到震驚世界:左鎮犀牛化石背後的傳奇——《好久・不見》

台灣有化石的出沒,對生物多樣性、生命演化等議題有些敏感度的人來說,大概不會太意外。但台灣有沒有令許多人為之瘋狂的恐龍,聽起來就是一個棘手許多的疑問。

或許出乎大多數人的意外,台灣不只有貨真價實的恐龍,還有台灣才有的特有種恐龍!

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一九九三年上映的《侏羅紀公園》(Jurassic Park),可以說是徹底的激發了全世界對於恐龍的狂熱與追逐。即使到了二○二四年的今天,恐龍的形象,對於大多數的人來說,似乎就是古生物學研究的全部了。

《侏羅紀公園》激發全球恐龍熱潮,至今在大眾心中恐龍仍象徵著古生物學。圖/wikimedia

但恐龍有如此的代表性,可不是只有形象般的讓人摸不著邊際,而是有全世界各地的古生物學家用一生的精力,和政府、私人所挹注的大量資源,來試著一點一滴揭開恐龍那引人入勝的演化歷程。

舉一個比較可以讓大多數人理解到我們對於恐龍知識是如何持續的累積、建構起來的例子:我正在書寫這段文字的當下是二○二○年的五月中旬,這年從一月一日到這個時間點,已經有二十種,先前完全未知、生存於中生代的恐龍們被古生物學家發現,並且正式的命名為新物種、發表在國際間相關的古生物學研究期刊中—平均不到一個禮拜,全世界就又會多了一種中生代的恐龍在我們的知識體系中!

台灣的鳥類恐龍故事:恐龍演化新視角

藉由這樣的研究能量,我們現在不只清楚的知道所有現生鳥類都是貨真價實的恐龍,連我上課在談論恐龍演化所使用的教科書,所提到恐龍定義裡的其中一個主角,即有我們幾乎每天都會見到面的麻雀:

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恐龍包含了滅絕的三角龍和現生的麻雀最近的共同祖先,以及從這共同祖先開始的所有後代,都是恐龍。沒有被包含在三角龍和麻雀最近的共同祖先裡的後代,都不是恐龍。

大部分隨口問我台灣到底有沒有恐龍的人,我基本上都很難有足夠的時間用上述簡短的內容來說明,因為可以感覺得出來,大部分的人,真的都只是隨口問問,大概也沒有打算真的想要了解恐龍、或是古生物學的研究工作到底是怎麼一回事,背後又有什麼重要的意涵。所以我一般都只會簡短的回應著像是,台灣當然有恐龍,因為所有的鳥類都是恐龍,不只如此,我們每天也都在吃著貨真價實的恐龍肉!

——本文摘自《好久・不見:露脊鯨、劍齒虎、古菱齒象、鱷魚公主、鳥類恐龍⋯⋯跟著「古生物偵探」重返遠古台灣,尋訪神祕化石,訴說在地生命的演化故事》,2024 年 9 月,麥田出版,未經同意請勿轉載。

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