高級中等學校組

本研究提出一套創新的體溫檢測方式，透過全新的檢測演算法架構深度解析脈搏訊號中的特徵，並結合深度學習神經網路開發一套體溫檢測的嵌入式系統。本研究基於血液共振理論，將光體積變化描計圖法擷取到的脈搏訊號處理，從中擷取共振峰值及其變化量，並開發演算法實時檢測血液循環中諧波的微小變化，改善當前分析方法著重在計算平均值，無法呈現即時狀態的缺失。本研究提出的系統和演算法所延伸的深度學習體溫檢測系統準確度在±0.16°C，同時預警系統可以擴展至多種趨勢相關的臨床症狀。此外，本系統實作出嵌入式AI技術，並且以聯邦式學習方法保障資訊安全，將資料保存於本地，上傳訓練調整後的參數到雲端，對邊緣運算領域能做出實質貢獻。

有機物在無氧或低氧下，會熱裂解成生質炭，具高表面積，能吸附有機質形成生物炭，促進光合菌生長，改善土壤品質。為了解光合菌對生物炭促進腐熟化的效應，本研究運用光合菌在印度棗、鼠眼木、南洋櫻和桑葚等4種生物炭中做成添加劑，探索添加光合菌與生物炭對土壤的影響。實驗發現，農業有機廢棄物做成生物炭，就能改善土壤環境、促進作物成長，結論摘錄如下： 一、光合菌與水以1:20比例稀釋，種子發芽率與存活率高達100%。 二、校園盆栽土壤添加生物炭和光合菌種植青江菜，發現大部分添加者較未添加者生長更佳。 三、以生物炭提供青江菜營養源，有機質比無生物炭至少提高2%以上，南洋櫻最高可提升4%，額外添加光合菌可再提升0.5%，整體累計提升4.5%。

本研究在校園內廣設誘卵桶，研究校園內特多之白線斑蚊的產卵習性。實驗結果顯示環境溫度、濕度、光度對白線斑蚊的產卵數、陽性率影響不大。白線斑蚊的小組總產卵數與陽性率正相關，單筒產卵數與陽性率負相關，顯示白線斑蚊具有分散產卵的特性。繪製校園斑蚊產卵地圖發現校園內無特定的白線斑蚊孳生熱點，白線斑蚊選擇產卵地點與大環境無關，和誘卵桶放置位置的微環境有關。最有趣的發現為於校園廣置誘卵桶再移除所產的卵，可使白線斑蚊的數量劇減，可作為有效的防治方式。

本研究針對2022IMO的第一題進行探討，即將兩種相同數量，不同材質的球排成一列，選中其中一個位置的球並將該球與其旁邊相同材質的球移至最左，找到特定的球數與選球方式，使得無論如何排列，皆能在移動後使最左的n顆球皆為相同材質。我們發現只要數列在進行操作時格數持續減少，即可達成條件。因此，我們先找到無法在進行操作時使格數持續減少的情況後，再證明其他情況皆可使格數持續減少，就可以求得解。在發現此規律後，我們針對原題進行推廣，例如將球的種類數推廣至m種、各類球的數量不同、多排數列並列……等情況。

因近年來食物浪費嚴重，相關議題已被聯合國納入永續發展指標第12項中，加上國人對健康飲食的風潮，本研究希望應用物聯網，結合硬體的感測、雲端程式架設與手機App技術建構一組健康管理智慧冰箱套件，以減少家庭中食材的浪費。實作研究藉由冰箱食材儲存機構的設計並將ESP32控制板安裝於適當的空間，其存儲機構內之極限開關感測器能即時讀取並傳送食材之種類與時間資訊至雲端介面資料庫，然後雲端程式會依使用者每日活動量與身體資訊，根據衛福部飲食指引與相關文獻求出使用者每日熱量建議攝取值，最後結合冰箱食材與個人偏好進行健康食譜的決策推薦，以達到避免食物浪費與健康飲食之目的，其所記錄的資料亦可作為後續家庭食材管理與個人健康分析依據。

本研究探討「三面骰」機率，由直徑厚度比(R/d)入手，製作不同R/d骰子111種各擲300次，計33300次，繪製機率與R/d關係圖。側面機率100%的R/d界線為0.52，0%的R/d界線為8.15，33.33%的R/d範圍為1.86至2.10，三面機率相同時三面面積1:2:1。再分別以面積、環形、球體理論建模，發現理論趨勢與實驗相符(P<0.001***，R2=0.9185)。 另發現其他物理量亦影響機率，進行「投擲高度、初速度、初角速度、恢復係數」為變因的實驗，擲18000次，顯示各參數對機率的影響。於是參考文獻並建模骰子動力理論，精確計算骰子的最終面，但實驗上骰子各面為何仍存在機率呢？我們發現機率來自參數的微擾，而各骰子對微擾的敏感度不同，進而提出骰子對微擾的「解析度」概念，評估骰子的公平性。

基於對鄉土的關懷，我們選定高屏溪流域，來研究河川中塑膠微粒的尺寸大小和含量，透過光譜來了解塑膠微粒的材質。高屏溪流域是跨高雄及屏東地區最大的河流，其中含有4個攔河堰。我們共分為枯水期及豐水期來採水，比較不同季節之塑膠微粒類別，若以形狀區分，枯水期塑膠纖維最多佔51%，豐水期塑膠薄膜最多佔39.6%。若以尺寸區分，枯水期100~500μm的佔最多約48.1%，豐水期25~100 μm約佔51.2%。若以材質區分，枯水期含量最多分別是PE(44.5%)及PP(33.3%)，豐水期含量最多分別是PE(53.8%)及PET(17.6%)。若從顏色區分，大多是白色及透明為主要顏色。以上實驗數據可供主管機關列為日後重要監測參考之一，特別是以往本溪流並未曾採樣分析塑膠微粒各種樣態及溯源。

過去研究認為理性判斷在人的決策過程（包括購物）中具有重要影響力，但追求「未知刺激」的購物行為在日常生活中仍時有所見。有鑑於此，本研究設計實驗，驗證人們在完全自主選擇情境和沒有特定偏好情境中的購物選擇。研究結果發現：人們購物時，確實多數會秉持理性判斷選擇安全的已知結果而非冒險的未知選項；就算選擇冒險的未知選項，背後還是受到以期望價值為基礎的理性規則約束。總而言之，人們的購物行為如同過往印象，傾向理性判斷過程。本研究探討了購物行為和理性的關聯，為販售類似性質產品的商家在商品內容設計及訂價方面或能有所啟發。

不定時噴發的火山泥是屏東萬丹知名地景，但對於農民來說，這些在他們土地上所噴發出來的火山泥卻是影響作物收成跟汙染環境的一大問題。大量泥漿很難清理，只能做為廢棄物被清理堆積。自然界的土壤中富含各種金屬氧化物，本篇研究推測萬丹的火山泥中含有較多鐵的成分，透過將萬丹火山泥的粉末溶入釉中做為發色劑的實驗，以窯燒後的成色與參考資料做比較，來驗證這樣的想法。實驗的結果顯示「以火山泥做為發色劑」的釉藥會產生與「以氧化鐵為發色劑」相似的青瓷效果。所以得知火山泥是能夠取代氧化鐵做為發色劑使用，而不只做為廢棄物堆積的。

本研究設計出一款新型偵測硫化氫之螢光探針，螢光主結構選用BTIC，以疊氮基偵測硫化氫，利用側鏈將探針帶入粒線體。本實驗已合成出BTIC-N3和BTIC-N3-2，並透過NMR氫譜確認獲得目標產物。利用UV燈及螢光光譜儀證實兩款探針對於硫化氫的偵測能力並且兩款探針在10分鐘內皆可顯現出最高螢光強度，且BTIC-N3-2具較佳的螢光效果。此外，在選擇性測試中，加入硫化氫的探針產生之最高螢光強度約為其他試劑的9倍，確認了探針對硫化氫的高度選擇性。最後，我們預計將探針實際進行生物顯影，做多個結構顯影的比對。希望此款螢光探針除硫化氫偵測外，還能夠進行生物機制探討或疾病細胞篩選的應用。