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高級中等學校組

結合SLAM及YOLO建構AR空間記憶眼鏡

本研究結合SLAM即時定位與地圖構建及YOLO即時物體偵測,實現環境物品辨識、定位、導航的AR記憶眼鏡。透過SLAM平面偵測建構空間中平面資訊,作為AR物件座標及物理資訊的依據參考,再經過機械學習訓練後的YOLO模型達到辨識物品,結合兩者建立空間與物品的依存關係。以VR眼鏡結合手機模擬AR眼鏡,採用iOS系統及Swift語言設計程式功能及介面,實現走動過程持續即時辨識空間與物品,可運用音量鈕選定要尋找物品,再透過眼鏡畫面方向及距離的指示,導航到該物品位置。本作品還可運用在工作場合,做到紀錄與提醒環境的變化,如航警可疑物盤查、公司財務貨物盤點等,成為幫助人腦記憶的輔助裝置。

以幾何圖形發想來建構覆蓋方格數之演算法—探究台灣AED設置數量與分佈

AED(Automated External Defibrillator),中文稱為「自動體外心臟電擊去顫器」,是一台能 夠自動偵測傷病患心律脈搏、並施以電擊使心臟恢復正常運作的儀器,因此傷病患的存活往往是和時間和死神的賽跑,如果將AED設置於人潮眾多的公共場所,供民眾搶救時使用,可降低該類傷病患到院前死亡率。 本研究是以政府資料開放平臺網提供的AED位置資訊,將資料導入地理資訊系統(QGIS),呈現實際分佈狀況之網格化的結果,因應台灣行政區域的不同形狀,試圖探究數學上所學的幾何圖形,利用數學原理來設計覆蓋方格總數的演算法,藉此找出覆蓋的範圍內,是否需要再增設AED裝置,提供一既有效率且平均的急救體系。

以衰減瞬逝全反射U型光纖感測器應用於過敏偵測之研究

本研究研發一U型光纖生物感測器。進行偵測時,首先將抗原修飾於光纖表面上,再將光纖先後浸泡於模擬樣品及二級抗體(二抗)。隨後,把U型光纖鎖入反應槽中並移至光學平台上導入雷射。最後,在反應槽中通入奈米金粒子溶液,奈米金粒子會與二抗接合,從而附著於光纖表面上,在光纖表面上形成抗原偵測目標二抗奈米金粒子之結構。奈米金粒子的附著改變溶液之折射率,同時也吸收雷射,使訊號的改變更加劇烈,讓此設計得以偵測小型生物分子。 本感測器與時間相關,能以動力學模型計算生物分子接合之解離常數,以低成本、快速、簡易的操作進行抗體篩檢等生物小分子檢驗。同時亦有發展為波導平台,具有模組化、大量檢測的潛力。

無往不「剋」—毒他作用對外來種的影響

目前外來種全台蔓延,造成許多原生種的破壞,現今以人力拔除居多,較費時費力,且多對環境有害。毒他作用是指植物在代謝過程中所產生的次級代謝物,藉淋溶、揮發、植物殘留分解、根泌等作用,造成對其他植物生長發育的抑制。我們希望藉此作用對外來種抑制生長。首次實驗採用血桐和榕樹的枯葉,進行粗萃取。並將粗萃取液澆在大花咸豐草所在的土壤。結果顯示7.5%的血桐溶液並未造成抑制效果,10%及12.5%血桐溶液的大花咸豐草葉子有明顯枯萎,並不會開花。榕樹溶液對大花咸豐草有嚴重蟲害,因此無法看到準確結果。再次實驗中鑑於土壤顏色的差異,可能是土壤內的菌相改變,進而導致植株生長不佳,這些澆過毒他植物溶液的土壤確實會改變原本土壤菌相的數量。

「衣」起革命—涼感衣各項指標檢測與改良

本研究利用各項熱性質與舒適性來比較市售涼感衣的優劣,包括熱傳導、熱擴散、熱吸收、Qmax值、吸水性和彈性力,接著比較各纖維差異。比較完後本團隊開始思索如何使涼感衣更涼爽舒適。而市場上的複合功能衣物,如GORE-TEX®布料的透氣排汗與防水功能是利用多層布與薄膜的組合達到效果。受到啟發後開始進行涼感薄膜塗佈實驗,主要是添加涼感礦石粉體於DPU中,再塗佈於織物上。為多方比較,設計了塗佈不同厚度及添加不同比例涼感粉體的實驗組,每一組再進行熱性質和舒適性實驗。最後比較涼感效果、舒適性與經濟效益等各項實驗參數組合,結果顯示最佳條件為:塗佈厚度100μm涼感粉體15wt%。被覆涼爽織物未來可用於春夏季之外套、長褲、床罩、枕頭套、坐墊與躺椅等用途。

「匿」來順受?「情」何以堪—以情感需求探討青少年之匿名留言行為

本研究旨在探討青少年的情感需求、個人因素(性別、年齡等)和匿名留言動機之間的相關性,並比較不同留言動機是否影響自我揭露面向。研究者以臺灣本島12至18歲的青少年為研究對象,採便利抽樣方式發放紙本及網路問卷,有效樣本共580人。問卷資料以描述性統計、相關分析、單因子變異數分析和迴歸分析進行檢定,結果顯示:青少年的情感需求和匿名留言習慣與動機呈正相關。而青少年在個人抒發情感時,留言內容沒有特定正向或負向,且會增加留言數量與完整度。但青少年將留言動機建立於他人時,留言內容會偏負向,試圖以此獲得回應或影響他人對某人、事、物的看法。最後,本研究根據研究結果提出相關建議,供教育界、輔導單位和後續研究者參考。

「球」好撞撞—球體撞擊平面移動及滾動之探討

我們發現了球撞到平面後有回彈的現象,我們設計了幾個實驗來了解並探討這個現象。本實驗主要探討當球體水平撞擊各個垂直平面之後所損耗的能量、球後續的運動狀態以及兩者之間的關係。我們觀察到:碰撞損耗量與碰撞面材質有關,而碰撞動能損耗率且後續運動狀態與入射速度、球與地面的摩擦係數......有關,而實驗可看出,當球體撞擊摩擦力越小,且碰撞損耗能量越大的平面,越容易造成球的回彈現象。

憑水相鳳-積水鳳梨毛狀體與吸水路徑探討

本研究主要是觀察積水型鳳梨 (Neoregelia ampullacea) 葉子表面氣孔與毛狀體分布密度、氣孔開閉,還有根部及葉子維管束吸水的模式。結果發現此種積水型鳳梨的氣孔只分布在下表皮,主要在晚上開啟,然而白天氣孔也有相當比例是打開的,而葉子的毛狀體有兩種型態,分布在下表皮與基部的毛狀體數量不僅較多而且較大型。另外,根部雖然具輸導能力,但是內部出現空洞化,葉表的毛狀體具有輔助吸收水份的功能,水份主要由基部的毛狀體進入至維管束內,再由下而上因打開的氣孔產生蒸散作用的拉力。此外,我們也與另外兩種積水鳳梨(虎斑與火球)做功能性的比較。若能對毛狀體構造更加了解,將可應用於仿生生物學,生產保暖又吸汗的織布或收集水份的工具。

鬼豔鍬形蟲護雌行為及生殖策略之探討

本研究分析鬼艷鍬形蟲Odontolabis siva parryi Boileau, 1905交配行為,探討其生殖策略。研究發現擇偶主動權在♂,同意權由♀決定。大型♂在擇偶時更主動,但大型♀若不願意交配,則更容易逃離。交尾中♀會因體位異常明顯掙扎,交尾費時更久。若勉強同意交尾,交尾後將逃、慌亂越久,♂將更難成功護雌。♂體長越大,交尾後原地偵測越久,護雌行為會更晚出現。面對小王且老婆在場時,♂生殖策略為主動攻擊與護雌並行,即使由小王取得交配權,老公仍會努力奪回護雌權。面對小三時,護雌不會因有伴侶而具專一性,♂蟲採取護雌的生殖策略時,也不會輕易放棄擁有更多繁殖的機會。因觀察到交配後有精莢掉落,故推測♂除以護雌行為降低精子競爭風險外,可能還有精子置換的生殖策略。

水也來硬的?—『軟硬水』大比拼

水是人生存的必須物,然而不同的水質硬度卻影響著生活中的很多事,既然要喝要用,我們藉由這次研究好好一窺究竟。 水硬度的檢測方式很多,一般實驗室裡常用EDTA滴定法,優點較為精確,但日常生活中不易取得,且配藥過程較為繁複。我們發現導電度計、TDS是在電子儀器材料行常出現的簡易檢測儀器,甚至小米公司也研發簡易攜帶型TDS計,便宜易取得。另外,水族業常用的GH硬水檢測,微量的滴劑即可快速檢測。 本文分為三大主軸方向,先利用標準濃度硬水觀察導電度、TDS、GH的趨勢,接著探討硬水與清潔劑的關係與油的乳化現象。最後再探討其他應用,泡咖啡濃度是否有影響,同時考量鈣鹽、鎂鹽的不同,來尋找出一個合適的用水質硬度。