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應用多任務學習神經網路建構可識譜六孔竹笛機器人
本研究目標在建構可以識譜及吹奏中國笛的吹笛機器人。中國笛演奏必須協調吹法及指法;藉由控制吹氣流速、吹嘴角度及六指按壓音孔的變化來控制音高以完美地吹奏樂曲,是一項複雜的演奏技術。機器人以模擬吹笛口型的吹嘴,搭配兩個風箱往復送氣到一個壓力調節風箱送氣,以微控制板控制六個機械手指來蓋放完成演奏,為在音尾可確實止氣,設計一個風門,利用風門開闔也可模仿吐音技巧讓笛聲明確發音。辨識樂譜方面收集樂譜樣本,樣本分成譜線、音符、節奏三套,透過多任務學習MTL的深度學習架構進行訓練,建構可以辨識五線四間上下三線及全音符到16分音符及休止符的樂譜辨識模型。經測試若樂譜在符合音域範圍內,可以完整的辨識,轉換成音符資料傳送給吹笛機器人吹奏。
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The study toward the total synthesis of Breitfussin B
本研究旨在開發高效且符合綠色化學原則的Breitfussin B合成策略。Breitfussin B是一種極為稀少的天然產物,可自海洋苔蘚動物Thuiaria breitfussi中分離,分子結構包含吲哚(Indole)、噁唑(Oxazole)與吡咯(Pyrrole)骨架。儘管已有科學家完成其全合成,但現有方法步驟繁瑣,且涉及重金屬試劑,價格昂貴且難以回收利用。因此,本研究致力於開發更高效且環保的合成策略。 目前,我們透過一系列取代與還原反應和Sonogashira偶聯反應成功合成吲哚衍生物6-Bromo-4-methoxyindole,此產物可作為後續關鍵合成步驟的起始材料。此外,在疊氮酮(Azidoketone)至酮醯胺(Ketoamide)的轉化中,我們系統性研究了不同反應條件對產率及區位選擇性的影響。 本研究的成果不僅為Breitfussin B的合成提供關鍵技術支持,也對吲哚類化合物的全合成 具有重要的應用價值。
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本研究從探討平面上任點對任意三角形所鏡射出之三角形的心,與原三角形的心是否具有關聯性開始。鏡射三角形即是平面上任一點分別對三角形的三邊延長直線做鏡射後,所得到三點形成的三角形。在特定情況下,鏡射三角形的心與原三角形的心之間有所關聯。之後進一步觀察不同點對固定角度之三角形作出之鏡射三角形的各個心之間的關係,以及這些鏡射點的連線與原點連線間的關係,也利用固定角度之三角形所推出的規律,繼續探究任意角度的三角形的各個心,與鏡射三角形的心之間的關聯。
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鼠鞠草萃取物調節NRF-2轉錄因子救援UVB造成的皮膚細胞老化
人類皮膚接觸到陽光中的紫外線(UVB)會造成皮膚細胞內產生大量的自由基進而導致皮膚老化,本研究的目的是為了探討鼠鞠草萃取物是否可用於減緩UVB造成的皮膚老化。本實驗以UVB紫外燈來照射人類皮膚纖維母細胞,藉此模擬人類皮膚曬太陽所引起的老化狀況。由實驗結果得知,UVB照射會造成皮膚細胞的傷害,包括皮膚細胞死亡、細胞移動能力的減緩、氧化壓力上升、老化蛋白質p21表現量上升、抗老化相關蛋白質collagen1a1的表現量下降;而加入鼠鞠草萃取物之後,上述造成皮膚細胞老化的病理現象都得到了明顯改善。進一步的研究,我們發現鼠鞠草萃取物是經由抗氧化蛋白質NRF-2表現量提升來抑制皮膚細胞的老化。
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本研究主要透過斑馬魚場地制約模型,使酒精與背景形成記憶聯結進而改變斑馬魚原本的背景偏好,先測試0.5%、1%、1.5%酒精,再看哪一種酒精濃度能夠產生最好的偏好改變。最後選擇效果最好的濃度並使用海藻酸鈉與葛根製成爆爆珠與普通爆爆珠比較能否加快消除酒精造成的記憶聯結。記憶消除後,再次訓練並比較再固化記憶後給予葛根爆爆珠的效果。 結果顯示葛根爆爆珠比普通爆爆珠消除記憶的時間更短,代表葛根具有加快消除酒精造成的記憶。因此,我們推測人類食用葛根能夠加快酒精成癮的戒除。 我們也探討爆爆珠作為藥物載體的可能性,與管餵的優缺點比較,經過統計後發現爆爆珠的適口性高達91.67%,在未來可當作一種可靠的藥物載體。
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以「蹼」力進─探究蹼足結構對划水推進效能之影響
我們歷經觀察、設計、測試與改良,終於研發出能模擬鴨子雙腳蹼足交替划動、可穩定前行的「第三代機械鴨」。 我們還研發【推進力測量儀】,成功量測鴨蹼划水所產生的最大推進力,並運用 Tracker 軟體分析實驗影片,比對結果高度吻合,證明此測量儀為一個非常可信的實驗工具! 研究中發現蹼足的材質、面積、厚度、划水速度皆會顯著影響推進力表現! 而鴨脛長度與兩蹼夾角亦會影響機械鴨划行的穩定性與效率。在實驗中模擬小鴨列隊划行行為,驗證列隊划行有助於省力推進。 最後利用自行研發「波動感應儀」裝置讓我們以視覺化方式清楚理解鴨蹼划水在不同深度造成的水流動態特徵,是本研究的一大創意與突破。
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樂不思「眠」–探討睡前娛樂對睡眠、學習和社交的影響
本研究探討因娛樂導致的睡眠延遲,對學習記憶、社交傾向及任務執行的影響。首先以線上問卷調查國小中高年級及國中學生,了解睡前娛樂項目與頻率,以及自我評估對睡眠、學習與社交的影響。接著規劃小鼠睡眠干擾實驗,分為正常睡眠、環境探索、飲食吸引與藍光刺激四組,並透過水迷宮、Y迷宮、物體辨識、社交偏好及築巢任務,觀察其學習與社交行為。問卷結果顯示,逾五成學生認為睡前娛樂不會影響睡眠、學習或社交能力,但小鼠實驗結果顯示,受到睡眠干擾的組別在成長、睡眠、學習記憶、社交傾向與任務表現皆顯著下降,尤以藍光組最為明顯。本研究證明,睡前娛樂會對小鼠學習與社交產生負面影響,並為探討青少年睡眠與認知問題提供重要實驗基礎。
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Insights into the Anti-Inflammatory Effects and Physicochemical Properties of Polysaccharides Extracted from Selected Medicinal Mushrooms
硫磺菇(Laetiporus sulphureus)和桑黃菇(Sanghuangporus sanghuang)是東亞,特別是台灣森林中的兩種真菌。這些真菌的次級代謝物,特別是多醣,具有抗炎和抗癌的生物效應;其地面子實體長期被當地人作為傳統藥物使用。然而,這些藥用特性及其機制尚未充分研究。本研究旨在分析和量化這些真菌多醣的抗炎效果。從硫磺菇中提取硫酸化多醣,從桑黃菇中提取非硫酸化多醣,並使用水和乙醇進行多步純化。隨後,將純化後的產品餵給巨噬細胞進行體外測試以檢查其抗炎性。硫酸化多醣的最佳濃度為150 ppm,能夠最大程度地降低自由基濃度21.6%,且不影響細胞活力。相比之下,桑黃菇的所有多醣濃度均顯示出增強的細胞炎症,顯示其作為藥物無效,因為沒有去除真菌毒素。相比之下,硫磺菇的硫酸化多醣顯示出其藥用潛力,對生物醫學和生物探索領域具有新啟示。
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分子結構語言與熔沸點性質的人工智慧預測
背景:預測分子性質如溶解度、毒性及熔沸點對於基礎科學至關重要。然而,實驗測量這些性質耗時且昂貴,因此本研究使用多種機器學習模型藉由調整變相來準確預測熔、沸點。 方法:本研究使用超過一萬筆數據及兩種類型的機器學習方法:淺度與深度學習。淺度學習由 PyCaret實現,並以Mordred作為分子描述器;深度學習使用圖神經網路,包括(CMPNN和GCN),並調整隱藏層參數。 結果:CMPNN在目前嘗試的模型中表現最佳。發現影響沸點預測的關鍵特徵是piPC1,與鍵級相關;熔點則是AATS0d,與σ電子的 Moreau-Broto自相關有關。 結論:CMPNN模型在沸點與熔點預測中均表現最佳。沸點中深度學習模型優於淺度學習模型(p<0.05)。此外,使用SHAP成功找出piPC1和AATS0d對最關鍵。本研究不僅得出了高準確性的模型,還發現了影響分子性質的關鍵特徵,且可擴展至其他預測。
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一般用硝酸溶解銅時會產生有毒氣體(NO、NO2),本研究利用過氧化氫水溶液在適當的酸性條件下溶解銅,具有更環保、更有效率的特性,符合綠色化學的趨勢。研究中採用的酸有醋酸、檸檬酸、酒石酸、硫酸;鹼則有氫氧化鉀、氨水與二乙烯三胺。最後發現以過氧化氫配合硫酸的效果比同濃度的硝酸更好,可以有效的溶解銅金屬。
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泡泡之聲-利用氣泡頻率測量雙氧水分解的反應級數
在傳統的反應速率實驗中,反應速率常以質量減少、體積變化或顏色變化等物理量作為指標。然而這些方法通常需仰賴精密儀器或誤差較大,又或者耗時較長。本研究嘗試以氣體生成反應中產生的氣泡聲頻率作為分析依據,結合聲音分析軟體 AUDACITY,從氣泡震盪頻率觀察反應速率及計算推導反應級數大小。此方法不僅器材簡便,也具備低成本,能提供 一個簡單快速測量反應級數的方法。
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本研究主要以磁懸浮為主題,嘗試利用單顆磁鐵及銅板組成的系統使銅板上方的磁鐵得以懸浮 ,並觀察分析其懸浮狀況與上方磁鐵的姿態。過程中量測了銅板對磁鐵造成的阻力以及下方磁鐵連接在轉盤旋轉時銅板上方的磁場大小與各種參數的關係。本研究主要針對轉盤轉速及銅板厚度作為變因,量測分析了在不同參數組合之下上方磁鐵的移動半徑、傾斜角度、面向方向以及其懸浮狀況。由於目前技術尚未突破至能使上方磁鐵穩定懸浮,因此定義了懸浮係數以說明磁鐵懸浮狀況。最後求出了銅板造成的阻力與磁鐵本身移動速度以及銅板厚度的關係式、磁場強度與轉盤中心距離與銅板厚度或轉速的關係、並以相圖描述了不同參數之下上方磁鐵的懸浮狀況。
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