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反春藥讓椿象又愛又恨

Lu-Tzu-Yao
・2011/10/25 ・356字 ・閱讀時間少於 1 分鐘 ・SR值 470 ・五年級

這原理就像知名體香劑廣告中”Axe Effect”的相反,並非男性在自己身上噴了一堆香水來吸引女性,椿象(Lygus hesperus)中的雄性改而在雌性身上加上某種東西以防止其它異性靠近。

現在,科學家聲稱已找出這種「性嚇阻」的秘密了。在11月的《動物行為》(Animal Behaviour)期刊上,研究團隊確定雄椿象的精囊中含有化合物十四烷基醋酸,並且在交配時隨著精子轉移給雌性。當科學家將化合物放在還未交配過的雌性上,雄性盡皆退避三舍。

這種「反春藥」不僅有助雄性占有牠們的配偶,還可以免去其它雄性浪費時間去追求不可能的對象。因為北美作物不斷受椿象破壞,科學家希望此發現可以在不使用強力農藥的前提之下,應用來設計減少椿象數量的新方法。

資料來源:ScienceShot:An Anti-Aphrodisiac[21 October 2011]

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Lu-Tzu-Yao
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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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今年夏天,讓我們把實驗室裝在手機上!
Peggy Sha/沙珮琦
・2017/09/18 ・2685字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 439 ・四年級

還記得你小時候的暑假嗎?在還沒有平板的日子裡,我們在公園裡找蟬蛻、在河濱騎腳踏車、在海邊踩踏浪花,大自然在仲夏時分總是感覺離我們特別近,是一伸手就能碰到的距離。而如今,手機卻像是一堵無形的牆,橫亙在我們與蟲魚鳥獸之間。

但是,如果就此將手機視為自然的敵人,也未免太不公平了,在泛科學院與億觀生技合作辦理的夏日 STEAM 營中,手機也能搖身一變成為顯微鏡,讓孩子們隨身帶著實驗室。

校園生物大探險,出動前先約法三章

出門之前,裝備要帶齊、規則要說清。圖/活動紀錄

在教室中,只見學生們個個裝備齊全、蓄勢待發,投影幕前老師細心地告知學生出外觀察的注意事項,事先約法三章,以避免孩子們一興奮起來便不管不顧。「如果想要觀察螞蟻該怎麼辦呢?」老師出了情境題。「跟在牠後面,小心不要傷到牠。」學生理所當然地回答。

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雖然校園中可見無非尋常花草,然而,學生們卻依然謹慎小心,老師更是耳提面命,提醒學生在採集葉片前要謹慎思索,不可隨意摘取以免浪費。

在這裡,「尊重生命,愛護環境」四個字不再只是投影片的標語,更是學生們根深柢固的認知。

輕翻葉背,才能發現滿滿寶藏

在老師宣布解散後,學生們立即四散開來,三五成群地在草叢中探索生物。將低倍率的行動顯微鏡放在手機的鏡頭之上,彷彿就可以看到一個截然不同的新世界:葉脈紋路顯得無比清晰、樹皮的紋路像是充滿故事,矮仙丹叢中更有甜蜜的秘密。

這時,老師又分享了一個小秘密:

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其實真正的寶藏都藏在葉背,若不仔細尋找,可能會錯失很多珍貴的觀察機會。

究竟,翠綠葉子後面的寶藏是什麼呢?原來,除了可能藏身在葉背的小型昆蟲之外,小小的「珍珠」更是可遇不可求的珍貴之物,那些或金或白的蟲卵是一個個尚未孵化的生命,像是嵌在葉上的星星一樣,等待自己閃耀的一天。

蟲卵就像是葉上的珍珠一般。圖/By Sascha Kohlmann@flickr

挖到寶啦!是會跑的紅寶石

話才剛說完,小小尋寶家就已經找到了大獎。大家興奮不已地圍成一圈,既小心又開心地觀察紅寶石般的小蟲。

「那是椿象!」老師開心地笑。

紅姬緣椿象(Leptocoris augur)又被稱為「台灣欒樹下的小精靈」,是台灣十分常見的昆蟲,尤其是在冬末春初、氣溫回暖時,行道上常常看見牠們大量聚集的身影。學生們七嘴八舌地討論自己以前遇到椿象的經歷,但誰都沒有這樣近距離地觀察過這模樣討喜的小蟲。

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紅色的椿象是台灣行道樹上的常客。圖/By 石川 Shihchuan @flickr

而一旁角落的學生則興味盎然地仔細觀察著一隻螞蟻,「原來牠的觸角長這樣啊……」男孩喃喃說道。在家中可能被「一指神功」輕易輾壓的小生命,在此刻的環境下卻是最好的學習素材。

回到教室之後,學生還特別跑來分享:「我觀察時還有用手機錄影,然後就小心地把牠放走了喔,沒有傷害牠。」透過了手機顯微鏡的鏡頭,平凡的事物都像是有了神奇的魔力,再也不是我們可以隨意輕賤的東西。

找到寶藏了嗎?圖/活動紀錄

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想看什麼?用貼紙把它們通通黏起來吧

結束了戶外觀察,老師像是變魔術般拿出各式玻片,讓學生練習用高倍率的行動顯微鏡進行觀察。蝴蝶翅膀、蜜蜂口器、蒼蠅四肢……每位學生拿到的玻片中都有著不一樣的驚喜,於是孩子們開啟了「交換玻片」大會,想在時間內盡可能看到更多樣本。

只是,光看老師做可還不夠,學生更要自己採樣,製作出屬於自己的玻片樣本。在過去的實驗課中,蒐集樣本總要小心翼翼,又是載玻片、又是蓋玻片,一不注意就只剩滿地的玻璃碎片;相較之下,學生手中拿著的光學貼紙可就強大多了。千萬別小看那似乎不太起眼的貼紙,它可以用來取代傳統的蓋玻片,只要將想觀察的東西輕輕黏住,就可以放到手機鏡頭下觀察。

只見學生行雲流水地採集香水百合的樣本,再使用強力磁鐵,將玻片迅速確實地固定於載台,一連串動作熟練的就像是專業大師一般。更有學生將觀察完的光學貼紙轉而黏在貼紙簿上,一本小小的手冊轉眼便成為超厲害的觀察研究筆記。

看到厲害的東西就是要記錄下來啊!圖/活動紀錄

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觀察課程在走,一點運氣要有

看過了陸地上的各色生物,接下來就要挑戰水中的微生物了,老師發下先前採集的池水樣本後,學生們小心翼翼地利用鑷子將樣本置於玻片之上,整個過程都需要屏氣凝神,不容許些微差錯。

等等會不會中獎呢?圖/活動紀錄

「看到了!看到了!」

就像是過年時的樂透開獎一般,觀察的結果實在是幾家歡樂幾家愁,有些孩子一下就找到了水中的生物,有些孩子則苦尋不著,教室之內形成了兩股完全不同的氛圍,而決定心情的大獎就是生物課本中的重量級巨星──草履蟲。在手機螢幕上,小小的草履蟲快速地游來游去,調皮的小玩意兒常常一眨眼就不見了蹤影,真是令人又愛又恨。

不過,就算少了點運氣也沒關係,老師們獨家推出「葉脈印章」,讓學生們人人有獎!學生將透明的水晶膠塗在收集來的葉片背面,而後將葉子翻模成獨一無二的印章,不僅刻下葉脈的紋路,同時也留住最美的回憶。

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蓋下專屬印章,收藏回憶吧!圖/活動紀錄

念念不忘,必有迴響

在早上的課程過後,助教聊起了課程準備的種種。面對年齡層較低(4年級)的學生,如何取捨課程的難度可不是件容易的事。另一方面,若要將國高中的課程內容提前帶給孩子,沒有精心的設計辦不到;既要指令明確、步驟簡潔,卻也不可以過度簡化或扭曲實驗流程,在這些條件下,教學的方式常需要一再調整。

至於短短的夏令營過後,學生還能記得多少課程內容,也絕非老師能夠決定的。對於學生學習的成效,老師的看法灑脫淡然,教學者們並不期望學生像是背誦教科書般強記下實驗步驟和注意事項,只求這些過程帶給孩子快樂而充實的回憶。

「或許就像是種下種子一樣吧。」助教岱恩說道。

的確,這樣的營隊並不會讓孩子們一朝成為科學家,然而,第一次觀察自然的興奮和悸動必定會留下印記,而這顆種子是否會發芽、發芽後會長成什麼模樣,我們雖無法事先知曉,可也正因如此,才特別令人充滿期待啊!

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反春藥讓椿象又愛又恨
Lu-Tzu-Yao
・2011/10/25 ・356字 ・閱讀時間少於 1 分鐘 ・SR值 470 ・五年級

這原理就像知名體香劑廣告中”Axe Effect”的相反,並非男性在自己身上噴了一堆香水來吸引女性,椿象(Lygus hesperus)中的雄性改而在雌性身上加上某種東西以防止其它異性靠近。

現在,科學家聲稱已找出這種「性嚇阻」的秘密了。在11月的《動物行為》(Animal Behaviour)期刊上,研究團隊確定雄椿象的精囊中含有化合物十四烷基醋酸,並且在交配時隨著精子轉移給雌性。當科學家將化合物放在還未交配過的雌性上,雄性盡皆退避三舍。

這種「反春藥」不僅有助雄性占有牠們的配偶,還可以免去其它雄性浪費時間去追求不可能的對象。因為北美作物不斷受椿象破壞,科學家希望此發現可以在不使用強力農藥的前提之下,應用來設計減少椿象數量的新方法。

資料來源:ScienceShot:An Anti-Aphrodisiac[21 October 2011]

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蟲蟲熱線
陸子鈞
・2011/03/24 ・291字 ・閱讀時間少於 1 分鐘 ・SR值 451 ・四年級

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「喂?老婆,我今晚不回去吃晚餐了」

研究人員現在了解椿象的綠色熱線是如何運作。這個兩公分長的小蟲子,利用樹枝來傳播通訊,因為透過空氣傳播聲音,可能會引起掠食者的注意,而且聲音在潮溼的植叢裡傳不遠。根據一項發表在汎美/伊比利亞(Pan-American/Iberian)會議中的研究,椿象藉由震動它們的腹部達100赫茲的頻率,來傳遞聲音;椿象所處的樹枝,能有效地維持這頻率,並傳送到幾公尺外。不同種類的椿象,有不同的震動模式;所以同種的其他個體可以找到發出訊號的個體,如果它們想接這通來電的話。

資料來源:ScienceShot: Stinkbug Phone Lines [15 November 2010]

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陸子鈞
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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。

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反春藥讓椿象又愛又恨
Lu-Tzu-Yao
・2011/10/25 ・356字 ・閱讀時間少於 1 分鐘 ・SR值 470 ・五年級

這原理就像知名體香劑廣告中”Axe Effect”的相反,並非男性在自己身上噴了一堆香水來吸引女性,椿象(Lygus hesperus)中的雄性改而在雌性身上加上某種東西以防止其它異性靠近。

現在,科學家聲稱已找出這種「性嚇阻」的秘密了。在11月的《動物行為》(Animal Behaviour)期刊上,研究團隊確定雄椿象的精囊中含有化合物十四烷基醋酸,並且在交配時隨著精子轉移給雌性。當科學家將化合物放在還未交配過的雌性上,雄性盡皆退避三舍。

這種「反春藥」不僅有助雄性占有牠們的配偶,還可以免去其它雄性浪費時間去追求不可能的對象。因為北美作物不斷受椿象破壞,科學家希望此發現可以在不使用強力農藥的前提之下,應用來設計減少椿象數量的新方法。

資料來源:ScienceShot:An Anti-Aphrodisiac[21 October 2011]

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