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埃利希的蝴蝶:對人類的未來下注

林書帆
・2015/11/12 ・1919字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 599 ・九年級
相關標籤: 埃利希 (1)

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就在一週前,中國政府在中全會上宣布結束一胎化政策,但論者咸認開放二胎並不會改變強制控制生育的本質。耐人尋味的是,五、六年前還有官員曾宣稱計畫生育對生態環境和全球暖化「做出了十分重要的貢獻」。這樣的論點正是生物學家埃利希(Paul Ehrlich)在他1968年的名著《人口炸彈》中強調的:人口過剩必將導致生態災難、人類滅亡的後果。中國改弦易轍的消息一出,不少人紛紛提起埃利希的名字,有人語帶諷刺地說,他「幾乎可以聽到埃利希的慘叫」。

保羅‧埃利希與妻子安。安是一名生物學家,同時也是保羅的事業夥伴。(來源)
保羅‧埃利希與妻子安。安是一名生物學家,同時也是保羅的事業夥伴。(來源)

巧合的是,本月初臉譜出版社才剛出版歷史學者沙賓(Paul Sabin)的《對人類的未來下注》,此書聚焦於埃利希與經濟學家朱利安‧賽門(Julian Simon)的十年賭局,他們以五種金屬的價格漲跌為標的,希望能藉此證明人口增加與資源短缺之間的關聯。沙賓藉此帶出美國四十年來的環境政策變遷,及科學在環境議題論辯中的角色,在一片對新馬爾薩斯人口論的嘲諷聲中,持平地呈現出論戰雙方的洞見與侷限。

埃利希與賽門兩人的根本性差異,在於「生態學者將資源短缺視為限制,不是迫使劇烈改變發生,就是會導致危機」,經濟學家卻認為資源短缺反而會「創造挑戰,刺激經濟往新方向邁進」。對像埃利希這樣的生態學者而言,所謂的資源來自實存的生態系統,而它的有限性是不可能藉由自由市場機制和科技創新改變的。但對信奉海耶克與傅利曼等芝加哥學派的賽門來說,「人類就是『終極資源』。人類的智慧和進取,足以長久解決眼前的短缺問題。」

賽門相信人類的一切希望繫於圖書館(知識與科技)無疑是脫離現實的樂觀主義,但埃利希以蝴蝶數量動態研究為基礎所作的預言,也完全忽視了人類社會的複雜與彈性,甚而是去人性化的。耶魯大學經濟學家諾德哈斯(William Nordhaus)因此批評埃利希及羅馬俱樂部對成長極限的模擬「將人類社會看作是『一群無感知能力的生物,不願也無法考慮繁殖的慾望;無法發明電腦、生育控制裝置或合成物質;沒有一個價格體系,可以用來協助分配稀有物資,或是驅動新物質的發現』」。

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埃利希的侷限之一,就是自認在科學上完全站得住腳,因此認為不該援助像印度這樣人口過剩的國家是理所當然,無視這違反多數人的人道直覺。即便他一再強調自己不相信種族差異(同樣是基於他的科學觀點),卻始終無法消除大眾對人口控制的優生學與種族主義疑慮,即使他們宣傳美國白人應優先接受生育控制亦然。埃利希也從人口控管的角度,認為應禁止所有合法及非法移民,而賽門對移民的支持,固然是從經濟上可能的好處著眼,卻也較埃利希顯得人性。

埃利希的過份自信雖是基於他的科學研究,但另一方面,就連瞭解他理念的同儕親友都認為,埃利希對人口問題的狂熱使他的言論近似宗教而壓縮了思考空間,以強烈形容詞鋪陳的末日預言,更落了批評者的口實,使大眾對環境議題的警示話語感到不信任或疲乏。和美國的發展軌跡有些相似的是,台灣的環境議題書寫一開始也有悲觀、警示意味強烈的傾向,但近來有不少論者轉而採取審慎樂觀的態度。作家艾克曼(Diane Ackerman)在新作《人類時代》寫道:「我們數十億有創造力、會解決問題的人類不必成為環境的寄生蟲──我們有科技、能了解,而且有慾望成為生態永續的共生生物。」這其實與賽門「人類並非破壞者,而是創造者」的看法相近,只是審慎得多,更重要的是承認人類終究是生態系的一部份,設想一個脫離自然的經濟體系是不切實際的。

正如一些經濟學者的看法,埃利希雖然輸了賭注,但被通貨膨脹等諸多不確定因素影響的商品價格,本就不是判斷人口成長影響的最佳指標。這場賭注最大的弔詭之處,就是企圖以冷硬的市場價格決定兩種價值觀的輸贏。誠如科學史家歐雷斯克斯(Naomi Oreskes)一針見血地指出:「許多環境的主張,都和生命的質量有關,而非數量。這些主張都與美學和道德選擇有關,也和平等及倫理有關。」也因此與環境相關的政策問題,不會只與科學有關,這是埃利希與賽門兩人都忽略的角度。身為一個打算進行自願人口控制的人,我認為思考環境議題之所以重要,並非是為了「未來」的子孫或災難,而是因為「現在、此刻」正在發生的「美的喪失」,是因為如沙賓所言,我們對地球的態度「定義了一部分的自己」。

沙賓在書中指出,前述諾德哈斯的批評,顯示「比起埃利希的蝴蝶,人類能有更多選擇。」我們因為比蝴蝶強大而擁有更多選擇,然而這些選擇既帶來希望,也伴隨著「不停思考較佳選擇」的責任。

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林書帆
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在東華大學華文所發現自己對科普書的興趣,相信E.O.Wilson說的「科學和人文藝術是由同一個紡織機編織出來的」。就像為蝴蝶命名這件事,誰能肯定林奈將「金色之馬」(Chrysippus)做為樺斑蝶的種名時,沒有一點文學想像呢?

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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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