Loading [MathJax]/extensions/tex2jax.js

0

0
0

文字

分享

0
0
0

飲食對微生物的影響──《微生物的巨大衝擊》

天下雜誌出版_96
・2016/05/10 ・1435字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 555 ・八年級

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

演講者/Roger Knight

人類身上微生物相(指微生物本身,微生物群系是指微生物的基因)發展最重要的時期是嬰兒期。康乃爾大學的微生物學教授萊伊(Ruth Ley)和我的實驗室共同研究,追蹤一名孩童從出生當天到 838 天大的糞便。我們從糞便中發現,這個自然產的男嬰腸道微生物群系,一開始類似成年女性陰道微生物,最後發展成為一般成年男性的微生物群系,不過在前後兩端時間點之間的變化很大。

這個小男嬰每天糞便微生物群落的變化,都要比兩個健康者的糞便微生物差異還要大。有的時候,他隔週之間微生物變化之大,超過我們另一個相關計劃中,250 名成年人所含括的差異。

就微生物來看,這個男嬰一開始像熊(熊以肉類為主食,因此腸道簡單),最後像猴子。有一個特殊情況是,小男嬰曾因為耳朵感染而服用抗生素,這段期間,小男嬰的微生物變化讓他不只像是另一個人,而更像是另一個物種。不過在幾個星期後就恢復了,他的微生物持續變化,變成類似成人的狀態。這引發了一些問題,我們給孩童以及自己抗生素的頻率和劑量是多少

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

p72

食物決定腸道微生物的樣貌

飲食也會影響微生物群系,而且很早就開始了。飲用母乳配方乳也會造成重大的變化,飲用母乳的嬰兒會接觸到存在母乳中的特殊微生物,而且母乳中特殊的糖會促進有益微生物的生長。在吃固體食物之後,嬰兒體內的微生物群系會進一步的演變。在這個約六個月大的階段,相較於不同人之間的微生物群系差異,短期的飲食變化造成微生物群系的改變比較小,但是長期下來,飲食變化的影響巨大,如果超過一年,會使得消化蛋白質和消化纖維素這兩大群細菌的平衡有所調整,這是我們所觀察到對腸道微生物群系的最大影響之一。

這兩種腸道細菌也代表了全球多樣性中較不為人知的面向:腸道微生物群系。沒錯,世界各地有不同語言和文化的人,他們腸道中的微生物也不同。飲食中肉類含量高的人(美國人與歐洲人), 腸道中主要的細菌屬於類桿菌屬(Bacteroides),飲食中含有大量穀物的人,腸道中普雷沃氏菌屬(Prevotella)比較多。不過其中的變化就更複雜了,例如:美國人和歐洲人的微生物群系彼此可以區分出來,即使在較小區域中,如西班牙和丹麥人也是可以區別彼此的微生物群系,但相較之下,過著傳統生活的人,彼此的微生物就相似多了。

與美國人相比,馬拉威農人的主食是玉米、委內瑞拉農人主要吃的是木薯,兩者腸道中有比較多普雷沃氏菌,這與兩者飲食中都富含纖維素有關,但也有可能是因為遺傳或是接觸到的環境所致 16。不過,這些差異可能非常小,例如:日本人的腸道微生物群系中有海洋類桿菌屬菌種的基因,這些菌種能夠消化腸道中的海藻,可能是吃壽司所產生的適應結果。(值得一提的是,我們實驗室研究過聖路易的居民,他們體內並沒有這些基因。不過我要說的是,如果你沒有吃過聖路易的壽司,建議你別吃。)

p75

你可能想要知道飲食到底是如何控制體內的微生物群系。答案可能要等久一點,因為在這個時間點,相關研究少得可憐,不過到目前為止所發現的關聯指出,飲食的效應廣泛,和營養不良、感染風險與粉刺有關。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

986398149

 

 

 

你知道嗎?人類有十兆個細胞,但全身內外更充滿高達百兆的微生物細胞!在這個世界上,成為了與你共存不可或缺的夥伴。《微生物的巨大衝擊》,天下雜誌出版。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度
天下雜誌出版_96
24 篇文章 ・ 17 位粉絲
天下雜誌出版持續製作與出版國內外好書,引進新趨勢、新做法,期盼能透過閱讀與活動實做,分享創新觀點、開拓視野、促進管理、領導、職場能力、教養教育、同時促進身心靈的美好生活。

0

1
0

文字

分享

0
1
0
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

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

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。

0

7
0

文字

分享

0
7
0
家中養貓狗,寶寶可能更健康?研究證實毛小孩有助於提升新生兒免疫力
PanSci_96
・2024/08/25 ・1454字 ・閱讀時間約 3 分鐘

  • 文/林芸寬、張愷丰、張庭瑀、郭亮均、林詠真 

最新研究:寵物與新生兒健康的密切關聯

現代家庭飼養寵物的比例逐年上升,貓狗已成為人類最親密的夥伴。農業部最新(2023)的資料發現,臺灣飼養貓狗的比例上升,家犬較上一期(2021)增加 19%;家貓較上一期增加 50%。然而,許多新手父母常擔心,飼養貓狗可能會影響新生兒的健康,像是引發呼吸道過敏等疾病,但近期的科學研究提供了相對令人安心的解答。 

最新研究指出,飼養貓狗,可能更能減少新生兒感染呼吸道疾病的機率。 圖/envato

科學家發現,飼養貓狗也許有益家庭中新生兒的健康。最新研究證實,家中貓狗不僅能增添樂趣,更能減少新生兒感染呼吸道疾病的機率。早在 2012 年,就有芬蘭研究團隊追蹤鄉村地區 397 名新生兒,自出生到一歲的健康狀況,發現有飼養貓狗家庭中的新生兒,較少感染呼吸道疾病。研究詳實記錄貓狗與新生兒的互動頻率,及其對新生兒健康的影響。

腸道菌相的力量:微生物如何提升寶寶免疫力

今(2024)年聖路易華盛頓大學兒科團隊發表在《Pediatrics》的最新研究,分析新生兒的就醫紀錄,並透過對父母的訪談,探討「親餵母乳」、「家中飼養貓狗」、「新生兒醫療需求」三者間的關係。研究發現,親餵母乳且家中有飼養貓狗的新生兒,出生六個月內對醫療服務的需求相對較低。華盛頓大學團隊推測,這可能是貓狗身上的微生物 ,增加了環境中微生物多樣性,並影響新生兒的免疫力。 

環境中微生物多樣性,與新生兒免疫力的關係為何?至今仍是未解的問題,但根據現有的研究,這很可能與新生兒體內「腸道菌相」的差異有關。「腸道菌相」是胃腸道中的微生物群落,由細菌、病毒和真菌組成,它們在我們的免疫系統發展中扮演了重要角色,特別是在生命的早期階段,對腸道的健康和功能有著深遠的影響。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

為何養狗的新生兒感染率更低?

2023 年的一項研究,進一步探討環境中微生物多樣性與新生兒免疫力之間的關係,揭示腸道菌相的多樣性在在影響了新生兒的健康。研究顯示,家中飼養狗的新生兒,其腸道中的梭桿菌、科林氏菌和瘤胃球菌等菌群明顯較多,這些菌種的豐富性有助於免疫系統的發育,也可能有助於減少新生兒過敏與氣喘的風險。

有趣的是,這份研究也提到,對於喝配方奶的新生兒而言,其腸道菌相的組成與養狗有關,「與狗接觸」可能成為他們獲取環境微生物的替代途徑,補充因缺乏母乳餵養而缺少的微生物,從而幫助免疫系統的發展。

小孩與狗的接觸,反而可能成為獲取環境微生物的途徑。 圖/envato

目前研究雖無法直接證實接觸貓狗可以增強免疫力,但可以確定的是,接觸貓狗的小孩,腸道內的微生物多樣性高,也比較不容易生病,新手父母可以不用太擔心養狗對小孩發育的影響。同時,與狗接觸還能改變嬰兒腸道中的微生物組成,這或許有助於減少呼吸道疾病的發生風險。

資料來源: 

  1. https://www.moa.gov.tw/theme_data.php?theme=news&sub_theme=agri&id=9418
  2. https://publications.aap.org/pediatrics/article/130/2/211/29895/Respiratory-Tra ct-Illnesses-During-the-First-Year
  3. https://www.nature.com/articles/s41390-024-03200-9
  4. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/cea.14303
-----廣告,請繼續往下閱讀-----

討論功能關閉中。

0

0
0

文字

分享

0
0
0
黃瓜也可以當甜點?瓜籽肉會發出碘的味道?探索瓜味的多重宇宙——《料理滋味創意地圖》
積木文化
・2024/08/19 ・1432字 ・閱讀時間約 2 分鐘

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

黃瓜 CONCOMBRE

黃瓜可以只做成冷盤沙拉,也能在鹽水、英式醃菜中展現出多種滋味,甚至可以煮成配菜。它的滋味比看起來的要複雜許多:很明顯它有綠質及強烈的葉綠素滋味,但也有碘和奶油味。沒有交集的兩個世界,讓這種蔬菜能往兩種滋味方向去發揮!

黃瓜的芳香輪,解鎖更多黃瓜搭配。 圖/積木文化《料理滋味創意地圖

正確切削黃瓜:善用皮與苦味的微妙平衡

黃瓜外皮呈綠色並略帶苦味,想當然爾也有葉綠素滋味⋯⋯我們去皮不是為了美觀,而是要除掉這種苦味。又或者,我們可以刻意保留全部或部分黃瓜皮,對這有點侵略性的味道做進一步運用。經過斟酌的苦味能帶來無可否認的餘韻,也讓這種蔬菜含水量相當高的芳香特性變得複雜。薄荷、蒔蘿、青蘋果等「綠色」食材會凸顯出黃瓜的清新。

善用瓜味,或許會有意想不到的美味。 圖/積木文化《料理滋味創意地圖

籽肉的碘香秘密:黃瓜與海鮮、乳製品是絕配

為何把黃瓜的果肉跟籽吃進嘴裡時,能感受到碘味和奶油味呢?答案是因為醛類*1,存在於麵包皮和多種油裡。出乎意料的是,黃瓜能跟海藻、牡蠣、麵包和奶油做組合。為了發揮這些香氣,我們不妨將乳酸化合物(芒果、荔枝等)搭配帶乳香的乳狀食物(如希臘優格,這解釋了希臘沙拉醬﹝Tzatziki﹞*2 之所以成功的原因。或是藍紋乳酪、昂貝爾藍紋乳酪﹝Fourme d’Ambert﹞、馬斯卡彭乳酪也可以),以及一些像孔德里約(Condrieu)這樣帶奶油香味的酒。有了黃瓜內部的果肉跟籽,這些組合就保證成功。

*1:主要為 (E,z)-2,6- 壬烯醛、2-壬烯醛(non-2-énal)。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

*2:譯注:以希臘優格和黃瓜碎粒為主要材料的沙拉。

除了海鮮、乳製品之外,還有其他食物也可以嘗試看看。 圖/積木文化《料理滋味創意地圖

來試試吧!甘納許巧克力黃瓜

  • 準備甘納許:煮滾 300 毫升的水,加入 1 克洋菜粉,離火並倒進 150 克的黑巧克力碎片攪打混合,再倒進容器裡約 1 公分高度,隨後放進冰箱至少一小時。
  • 準備黃瓜:將黃瓜(用果汁機)榨成汁。提取 150 毫升,取其中一半與 1 克洋菜粉和一茶匙糖一起煮沸。離火,將剩下的另一半加進去,放涼後小心地倒在巧克力甘納許上(約 0.5 公分高),然後放進冰箱。
  • 擺盤:切成固定長度(約 6 公分長,1.5 公分寬)。可和黑巧克力圓脆片(Tuiles)一起食用。

不同變化:富含葉綠素的活力蔬果汁

選擇未處理過的小黃瓜,連皮榨汁,增強青綠及微苦滋味。這種富含葉綠素的果汁可以調味油醋汁、雞尾酒(琴酒等)和西班牙冷湯。可以將果汁冷凍在冰塊盒裡供多次使用。

——本文摘自 拉斐爾.歐蒙(Raphaël Haumont)、提耶里.馬克思(Thierry
Marx),《料理滋味創意地圖:法國材料物理化學專家聯手米其林主廚,15種香調、80種常見蔬果食材的氣味因子,探索 1,500 種創新風味搭配!》,2024 年 8 月,積木文化,未經同意請勿轉載。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

討論功能關閉中。