STAP死灰復燃？難道誤會小保方晴子了嗎？

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！

（本文同時刊載於 dr. i 部落格 Facebook）

許多媒體在報日本女科學家小保方晴子假造研究結果，被A片商拱脫衣露胸的事情，卻沒報導關於「假造科學研究結果」這件事情的嚴重性。科學研究是一個非常嚴謹的過程，拿到了實驗數據後要和理論值比對，若是電腦計算的結果一樣也需要找相關的實驗數據，每一步都不敢怠慢。

記得頭一年在德國唸博士的時候，教授就是在磨鍊我這方面的觀念，要確認再確認，不能確認的結果不值得被討論。那段時間我真正體會科學的進步是如何一步一步被堆積起來的。因為這些過程的繁複和耗時，年輕的研究生往往會認為沒有必要，貪便宜的人甚至會在時間壓力下造假，其實我當時就知道很多數據造假其實包括指導教授在內沒有人能發覺，因為他們不可能會一步步跟著我作實驗或計算。因此，科學家的道德和操守真的很重要，甚至科學家也要訓練他們學生的操守，否則就像小保方的指導教授因蒙羞而上吊自殺，而她的另一位在哈佛大學的指導教授維次堤也因此而辭職。

也因為犯錯或造假很容易發生，因此在學術研討會上，一位研究者如果發表重大發現，會被其它學者更嚴謹的質問，因此答辯和蒐集證據的能力也是一位優秀科學家必須具備的條件。

近代造假研究結果的著名例子有2005年南韓動物複製（Cloning）專家黃禹錫（Woo-Suk Hwang）和2002年德籍凝態物理專家J. Schoen ，都是震驚學界的例子，希望後進學子會引以為鑒。

當然，也有很多例子是科學家被學界誤解，最後扳回一成獲得諾貝爾獎的例子，像是以色列物理學家特舍曼的故事《科學家意外發現的晶體與它的藝術美學》。

相關報導：

• 小保方晴子
• 道歉露胸部是常識！日出版社捧1億誘美女科學家脫衣 | 中時電子報 [2014/09/15]

本文由民視《科學再發現》贊助，泛科學獨立製作

文 / 許淑真（東京大學醫科學研究所博士生）

2014年1月，日本理化學研究所(以下簡稱理研)的小保方博士，在著名的科學期刊《Nature》上發表了一篇論文，證實將剛出生老鼠脾臟中的淋巴球細胞以酸性溶液處理，即可變成具有全能性的萬能細胞，稱為STAP（Stimulus-Triggered Acquisition of Pluripotency cells）細胞。萬能細胞因為具有分化成各式各樣組織、器官的能力，可以應用於人造器官或是器官重建(所謂的再生醫療)，因此是現在當紅的研究課題。2012年，日本的山中博士就以iPS細胞（induced pluripotent stem cells）拿下諾貝爾獎。

然而，胚胎幹細胞有道德倫理上的爭議，iPS細胞有腫瘤化的可能性，相比之下，STAP細胞簡單、安全，是幹細胞研究史上的重大發現。論文發表一個月之後，新聞熱潮絲毫沒有消退，因為世界上的科學家們竟然沒有人可以成功的做出STAP細胞！而此時更有人發現論文的數據中許多有更改過的痕跡，甚至，最關鍵的數據圖，居然與小保方博士以胚胎幹細胞為主題的畢業論文一致。從此，開啟了究竟STAP細胞存不存在的爭議。

理研的研究人員，解析之前小保方博士公開的STAP細胞基因數據。結果發現許多STAP細胞具有三條的第八對染色體。在自然界中，具有三條第八對染色體的老鼠，在胚胎發育的過程中就會死亡，因此無法出生。這點，與STAP細胞採用剛出生的小鼠的脾臟製作而成的方法矛盾。然而，長久培養之後的胚胎幹細胞，卻會出現具有三條第八對染色體的這項特徵。因此，研究人員懷疑，所謂的STAP細胞，或許是胚胎幹細胞。

2014年6月，論文的共同作者之一的若山教授，則給了STAP細胞致命的一擊。當初由若山教授提供剛出生的小鼠給小保方博士，由小保方博士採取老鼠血液做成STAP細胞之後，再交由若山教授將細胞做解析。然而若山教授分析他所保有的STAP幹細胞卻發現，有八株STAP細胞株雖然與他提供的老鼠品系相同，但是插入的螢光蛋白位置卻在不同的染色體上。而另外兩株雖然插入的螢光蛋白的位置一樣，但是老鼠的品系卻不相同。因此推測若山教授所擁有的這些STAP細胞應該不是由若山教授提供的老鼠做出來的。

所以，若山教授推論，他提供的老鼠，無法做出STAP細胞。但是他仍然語帶保留的說，不能說絕對沒有STAP細胞。而另一篇報導中，小保方博士的指導教授則說，當初的老鼠實驗都是若山教授做的，如果這中間發生了什麼變化，若山教授應該要負責任。而若山教授發表此項資料的二天，小保方博士也提出聲明，說明所有的老鼠以及細胞都是由若山教授的實驗室提供的，沒有其他的管道。看來，這場科學羅生門依然熱烈上演中。

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