全國中小學科展

高級中等學校組

柚子對環境中孑孓的影響

本研究主要探討柚子對孑孓的影響。我們將柚子分為成熟果皮、未成熟果皮、柚花、柚葉,其中果皮分為外果皮和中果皮,柚花則分為花瓣、雄蕊、雌蕊,並依據不同濃度加入水體之中,觀察孑孓呼吸管收縮頻率、存活率、扭動次數、閉氣時間的變化,同時也測量孑孓生活水域的pH 值和溶氧量。我們發現成熟柚子外果皮會降低死存活率以及增加閉氣時間。,柚花會降低存活率及閉氣時間,以雌蕊對孑孓的影響最顯著,而柚葉對孑孓並無顯著影響。經由實驗後我們建議拿來防治孑孓的濃度為0.45%的成熟外果皮溶液。

探討資料量對本地端語言模型的影響與實作

隨著人工智慧和自然語言處理技術的發展,客戶端小型語言模型在各種應用中扮演著日益重要的角色,例如智能手機、物聯網設備和邊緣計算裝置等。這些小型 語言模型需要在有限的計算資源和存儲空間下實現高效的自然語言處理能力。在這種情況下,訓練資料量的大小對於客戶端小型語言模型的性能至關重要。 過去的研究已經表明,大規模的訓練資料對於建立高性能的語言模型至關重要, 但對於客戶端小型語言模型而言,資源的限制使得無法直接應用這些方法。因此,我們需要探討訓練資料量對於客戶端小型語言模型的影響,以找到最佳的平衡點。本研究的結果將有助於指導客戶端小型語言模型的設計和訓練,從而更好地滿足現實世界中的應用需求,同時充分利用有限的計算資源和存儲空間。

「仙」境「桃」花源-蛋黃果的開發及應用

本研究選用蛋黃果(Pouteria campechiana)為原料開發成加工製品以增進蛋黃果之利用價值。添加不同比例蛋黃果於生鮮麵條,並分析相關影響。添加30%蛋黃果麵條色澤變化差異最大且抗氧化能力DPPH)及還原能力FRAP)皆最佳,但其彈性最差。蛋黃果麵條與原味麵條,在整體喜好上,無顯著性差異。結論30%蛋黃果麵條抗氧化分析結果最佳,但彈性最低影響口感,宜選用20%蛋黃果麵條在保有抗氧化活性下對口感之影響較少;選用熱風乾燥與真空乾燥在不同溫度下製作蛋黃果乾。80℃真空乾燥速率最快80℃熱風乾燥硬度與脆度最高。以80℃熱風乾燥及80℃真空乾燥之果乾較受消費者喜愛。結論未來可利用複合式乾燥方法,提升乾燥效率及產品品質。

流體力學的潛力-卡門渦街現象的探究與應用

本實驗主要在一條整流過的水道中放置一可左右擺動的圓柱狀阻流體。當流體流經該阻流體時,其後方會形成卡門渦街,導致阻流體因漩渦剝落所產生的反作用力而左右擺動。由於此現象是受到卡門渦街剝落而強制驅動,透過觀察此 擺動現象,可測得渦街的剝落頻率 。 本研究進一步探討不同黏滯性液體對阻流體擺動頻率的影響。同時,我們也在阻流體前後不同距離處設置第二個圓柱體,以分析其對擺動頻率與擺幅的影響,最後我們運用我們設計的發電機,來尋找我們運用所想要找到的最佳解。

AI人工智慧水上搜救裝置研究

AI智慧在新時代嶄露頭角,我們融合了紅外線熱感測儀、GPS座標定位系統和AI人臉識別技術,成功研發了一款創新的AI人工智能水上搜救裝置。我們的目標是透過這項技術,提高溺水者得到及時救援的機會,保障海上活動的安全。本研究將進行一系列測試,以驗證該裝置之性能。同時測試其防水性能,以確保其電子設備不會受損。接著,我們會進行座標回傳的測試,確保裝置能夠準確地定位需施救者的位置,將有助於救援隊伍快速響應。最後,我們將測試結合紅外線熱感測儀的人員識別系統,在海上環境中正常運作並準確識別需救援者的能力。本創新的技術將為海上救援帶來新血,使救援行動更加高效和可靠。我們期待這項裝置的成功應用,以保護更多海上活動者的安全。

見光聞聲:以雷射都卜勒震動儀結合深度學習辨認聲音的方向

本研究在探討如何將「雷射都卜勒震動儀」(Laser Doppler Vibrometer, 以下簡稱 LDV)所測量出的一維訊號,進一步轉換出二維資訊,意即聲源的來向。本研究包含兩個部分:以物理推導出系統模型,與利用音檔進行深度學習以訓練AI模組,並根據不同聲源來向進行分類。經過推導,我們發現LDV所輸出訊號與待測物表面之關係。同時,也利用程式模擬待測物受聲波影響後之振動模式。藉此,我們以模擬還原出了LDV所收到的音檔,並與實際錄製音檔比較。最終,我們成功建立了分類準確率將近100%的AI模型,並改善了過去的聲源定位方法。

擺撞協奏曲:相位完美節奏—Lato Lato運動機制之研究

本研究探討Lato-Lato與物理機制相關的系統:在一根繩子的兩端各懸掛一顆球,並將繩子的中點固定在一個能夠垂直振動的支點上。當支點以一定的頻率和振幅進行振動時,系統最初表現為規律的單擺運動,但隨著振動條件的改變,球體間逐漸發生碰撞,並開始出現能量累積現象,導致整個擺動幅度顯著增大。本研究從直觀的實驗觀察和嚴謹的數據分析兩個角度入手,通過設計精密的實驗裝置和採集詳細的運動數據,深入探討這一現象背後的機理。我們著重研究了碰撞過程中能量與動量的轉換,以及振動頻率、振幅、繩長與球重等參數如何影響系統的運動狀態。最終,我們提出了調整支點振動相位以實現最佳能量傳遞效率的方案,為未來相關工程應用提供一些新的思路與參考。

磁共振無線傳輸模組功率改進與提升之研究

無線充電是新型的一種充電方式,原理是利用電磁感應達到無線傳輸的一種充電方式,無線充電總共有四種,分別是磁感應式、磁共振式、電場耦合式、無線電波式。本篇研究將對磁共振式無線傳輸模組進行探討,並且與磁感應式無線傳輸模組進行功率數據上之比較,探討磁共振是否能提供無線傳輸更好的傳輸功率。當輸入方波訊號並且頻率由10kHz~100kHz,實驗結果發現當磁共振式的輸入頻率為60kHz時測量到的功率為最大,磁共振式相較磁感應式在功率上高約22倍,當兩線圈間達到阻抗匹配及諧振匹配能夠使功率進一步提升至29倍。依據實驗探討和結果,可以得知影響磁共振式功率的原因有線圈的電感值,以及發射線圈和接收線圈間之諧振匹配與阻抗匹配。

「鋸」我所知

我們主要研究鋸琴(伐木鋸)發聲的原理,探討演奏過程中可以用來調整的因素,如施力大小、方式、形狀...等,研究這些不同變因與發出聲音的關係;並討論使用不同引發聲音的工具(塑膠槌和弓弦)與擾動位置對聲音的影響。此外,還有對參考文獻中所描述鋸琴彎曲形狀之J形、S形與甜蜜點的定義加以分析,參考金屬薄片振盪狀態的理論及其拓樸區域模態對聲音的關係,理解演奏時鋸子彎曲形狀和甜蜜點在實驗中的角色,歸納出彈奏鋸琴時可使用的規律。

模擬賽滅寧降解物對體內關鍵酵素之探索

賽滅寧(Cypermethrin, CYP)是一種被廣泛使用的II型合成除蟲菊精類農藥,常利用於蔬果及驅蟲中。已知,攝入高劑量的CYP會影響人體健康,並殘留於毛髮、皮膚與脂肪組織之中難以代謝。本實驗藉由鹽酸模擬CYP進入體內後受胃酸分解的狀態,檢測其降解產物與方式,並由CYP與降解產物的實驗探討是否會對數種與體內疾病相關的酵素發生交互作用,從而對酵素的活性與功能產生抑制作用。實驗發現CYP經由強酸會水解為兩種化合物,並對造成阿茲海默症的酵素乙醯膽鹼酯酶(Acetylcholinesterase)產生抑制作用,當CYP濃度越高時,抑制性越強,且經由對人類神經母細胞瘤細胞(SH-SY5Y)的毒性實驗發現相對是安全的。希望能藉此研究進一步探討CYP對體內酵素作用的影響,並且探索CYP降解物對生物體是否帶來潛在的益處。