高級中等學校組

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及二、四、八分音符的樂譜辨識模型。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。

扁形動物蚵蛭已知有捕食消化的描述，但對研究價值更高的野生扁蟲相關文獻卻極為稀少。本研究以台灣近水域常見的網平扁蟲 (Paraplanocera oligoglena) 為對象，探討其捕食與消化行為。確認網平扁蟲為廣食性礁岸海域石下多種腹足類物種掠食者，覓食分攻擊、捕食和消化三階段，且僅捕食活體，為非腐食性生物。首創活體動物消化道觀測技術，以染色手法觀察網平扁蟲高迴數分枝的消化道，發現三種類別：枝狀管、盲管與循環管。藉動態影片追蹤食物進入扁蟲消化道後的移動，發現分節運動與蠕動現象，進一步分析其收縮頻率與運動方向，觀察到未曾報導過的雙向蠕動現象，確認消化道運輸模式為非循環的往復式蠕動。期望未來持續了解更多物種的消化腔，並提供野外族群追蹤的可能性。

骨質疏鬆是現代人面臨的嚴重問題，多項研究顯示腸內共生菌與骨質疏鬆之間有密切關係。本研究主要探討高熱量飲食 (HFD) 小鼠與正常飲食 (CD) 小鼠之身質、骨質與腸內共生菌的差異，並探討造成骨質差異的可能代謝物。結果發現CD小鼠的平均體重顯著提升；分離檢測其糞便中微生物，發現CD小鼠中的腸內有益共生菌的對數值為HFD的1.0 - 4.5倍，HFD小鼠中的肥胖相關菌種則為1.5 - 4.0倍。後續讓HFD小鼠攝取CD小鼠的腸內共生菌，六個月後平均體重相較於原HFD小鼠低1.47g，平均骨小梁密度高0.036 mg/cm3、骨容積高5.27%。後續探討共生菌之代謝物TMA和TMAO，HFD小鼠的TMAO量比CD中的高1倍，並發現p16和p21基因表現量上升；RUNx2和Col1a1表現量降為0.5倍，可能是引起骨質疏鬆的原因，值得進一步研究探討。

本研究進行乙醯胺酚對土白菜(Brassica rapa L. var. chinensis)之毒性測試及解釋可能之作用機制，透過乙醯胺酚及其主要代謝物分析，了解乙醯胺酚之吸收、轉移與代謝，並評估生物累積之可能性。乙醯胺酚可抑制種子萌發，實驗組植株高度、植株鮮重、主根長、支根數、根系乾重及總葉綠素含量等皆受抑制，植株重量之IC50由澆灌12 天之3.01 mM 降為30天之1.47 mM。作物土白菜與空心菜及綠肥田菁與油菜對乙醯胺酚之生物累積能力顯著，休耕時種植綠肥有助於乙醯胺酚之移除，易位因子結果顯示乙醯胺酚由土白菜與空心菜根部吸收後，轉移及累積於莖與葉。乙醯胺酚透過抑制過氧化氫酶活性，進而抑制土白菜之生長發育，乙醯胺酚對過氧化氫酶活性之抑制率為植株根>幼苗根>植株葉>幼苗葉。

本篇科展為探討膝型渦蛛Zosis geniculata的習性及其隱帶性質與功能。我們發現膝型渦蛛偏好在黑暗環境織網，並在習性調查中，發現它會在夜間拆網、織網，清晨重新織隱帶，因此我們認為其屬全日型蜘蛛。主要獵物為鞘翅目、鱗翅目及雙翅目中的小型昆蟲。 我們將隱帶的形狀分為螺旋型、直線型、圓盤狀、薄膜狀四種，不符上述分類的則歸為不規則型。此外，發現隱帶絲線分佈方式可分成兩種：平均散佈型及簇型。我們還發現隱帶絲線具有顏色，最常出現藍、綠、粉紅等色澤。透過實驗，我們證明了即使在同樣的環境條件下，膝型渦蛛仍會織出不同形狀的隱帶；而成長階段不會影響其隱帶的形狀及顏色；織隱帶的能力也不受遺傳限制。

本研究旨在探討磁擺的運動行為，並建立物理模型及數值模擬探討磁擺運動。我們藉由磁擺擺動軌跡之分析、回復力矩測量及空氣阻力測量實驗釐清影響磁擺運動之重要因素。由實驗及模擬結果可知，磁擺運動中磁鐵棒主要受到重力及磁力之影響，當磁擺接近平衡位置時，磁力之回復力矩達到極大值而主導磁擺運動，而在擺角較大時則由重力主導。磁擺因接近平衡位置時的回復力矩增大，使其角速度、角加速度之變化皆與物理擺明顯不同；且磁擺於通過平衡位置時與支點平面發生碰撞造成磁擺動能損失。此外，當減小擺長時由於磁力不變，使得接近平衡位置之角速度越快，能量損失也越大，擺角衰減也越快。

近年來，名為生成對抗網路的非監督式學習方法蓬勃發展，透過使產生假資料的生成器與辨別資料真偽的辨別器互相學習，只要提供資料集便可學習其特徵而生成出能以假亂真的資料。本研究提出一套針對現有生成圖像的生成對抗網路模型的改良方法，透過進行實驗探討不同變因對生成品質與效率的影響，調整原有的優化器設置、卷積層參數、模型架構等，並以客觀指標評估實驗結果，證實經過本研究提出的方法改良有更好的效果。另外改進的方式應用在各種資料集訓練的模型及更高解析度的模型，數據表明也有不錯的成果。而本研究希望能提供更明確的模型改進方向給研究人員，並減少嘗試改良模型所花費的時間與能源成本，以此減少訓練龐大的模型所造成的環境影響。

本研究以蜂王乳（Royal jelly）作為研究對象，探討餵食蜂王乳之後工蜂（Apismellifera）的壽命變化以及脂質與蛋白質的代謝活性變化。 研究 結果顯示餵食蜂王乳 一個月後 的工蜂存活率 約為一般工蜂的三至四倍 。 而 餵食蜂王乳的工蜂體內的 非酯化脂肪酸 NonEsterifried Fatty Acids ,NEFA ）約為一般工蜂的兩倍，且脂肪酸合成酶的活性較一般工蜂也有顯著提升，合理推測出在餵食蜂王乳之後，工蜂對於脂質的需求量增加，因此主動合成了脂肪酸，造成體內的脂質濃度高升。 此外， 餵食蜂王乳的工蜂體內的蛋白質濃度約為一般工蜂的兩倍，且 S6 基因 m RNA 表現量較一般工蜂也有所提升，由此推論出蜂王乳會對工蜂體內的蛋白質代謝產生影響，且是由工蜂體內主動合成。

本研究探討倒立擺在不同鉛直振動頻率下的擺動軌跡、擺動時間、擺動範圍及自主校正之情形。我們發現單一倒立擺是否能夠達成穩定自主校正主要受鉛直振動頻率影響，且隨著鉛直振動頻率增加，倒立擺擺動範圍會縮小。當倒立擺的長度增加時，擺達穩定所需之角頻率上升，相同頻率下的擺動範圍增加。接著再將不同長度的擺頭尾以螺絲相連組合，觀察雙擺之運動情形，我們發現在雙擺的情形下，下擺與上擺的長度會影響擺是否能穩定，在上下長度相同與下長上短時，擺在適當頻率下即可達成平衡，但在下短上長的狀況下，下擺及上擺長度則須達特定比例才可平衡。

這項研究針三角形狀吸管製成的簡易水泵進行探討。通過將三角形吸管浸入水中並繞垂直軸旋轉，水可以通過吸管流出。研究的目的是瞭解幾何形狀和其他相關參數對體積流率的影響。在理論模型中建構以旋轉座標系描述流體相對運動的方法。且考慮了外部力矩對控制體積的總和以及通過控制表面的角動量流動速率。在實驗中先以紅外線探測器連接至Arduino找出不同幾何條件產生抽水現象之邊界條件。再以可記錄數據之電子天平量測質量對時間關係，以得出不同幾何情形之體積流率。再以水滴之拋射距離得出最終速度，其中最終速度是指水流出吸管時的速度，以探討相關變因對其影響。數據分析中以Visual Studio Code和Python繪出擬合線與理論線進行比對，得出推導理論與實驗是相符合的。