全國中小學科展

高級中等學校組

環語鏈-結合本地LLM與去中心化情報交換的監測系統

為解決傳統物聯網監測系統過度依賴中央伺服器所引發的隱私外洩、單點故障與缺乏彈性等問題,本研究提出一套創新的去中心化監測系統「環語鏈」。其核心創新在於整合本地大型語言模型(LLM)與三層式模組化基地台,實現了數據的本地處理與彈性的分層協作。透過低成本小型基地台進行資料蒐集,由中型基地台負責情報交換與暫存,最終由大型基地台運行本地LLM進行意圖分析與生成自然語言回應。本系統不僅能被動查詢,更能主動發送警示,並具備自動記憶與可自訂人格的功能,打造真正個人化的智慧管家體驗。所有資料儲於本地,使用者可依需求靈活配置感測器,確保了系統的安全性、擴充性與高穩定性,為新世代智慧生活提供了一個兼具人性化與高韌性的解決方案。

「羽」你同行–基於多模態深度學習與大語言模型的手機端羽毛球姿態矯正系統

隨著台灣在奧運羽球雙打再奪金牌後,更多台灣人想嘗試這項運動。為提升新手學習效率,本研究旨在開發一套幫助新手透過手機進行姿勢矯正的軟體。首先,本研究選擇BlazePose模型當作人體姿態辨識模型,並訓練MLP、KNN及YOLO等姿勢分類器。其中,KNN分類器在影片姿勢分類表現最佳,準確率達94.80%。此外,本研究設計Ball In Ball Out流程可偵測羽球並自動剪輯單一打擊片段,準確率為95.89%。經上述多模態資料分析後,再檢查常見錯誤姿勢及比對專家姿勢差異,最終LLM給予使用者姿勢錯誤矯正建議。羽球專家對姿勢矯正建議的平均認同百分比達82.40%,羽球新手達81.16%。

溫「暖」「釉」美麗-利用廢棄暖暖包製備陶瓷釉藥及建材再生利用之研究

本研究探討廢棄暖暖包回收作為陶瓷釉藥及建材的可行性。暖暖包使用後主要成分為鐵氧化物。Fe₃O₄、Fe₂O₃),經水洗、磁性分離與高溫燒製回收後應用於陶瓷釉藥。水洗階段以濾紙抽氣過濾法可有效去除氯化鈉(NaCl),回收率達80%以上。XRD分析顯示,回收物中以γ-Fe₂O₃為主,證實回收後具釉藥著色潛力。釉藥燒製測試顯示,回收物取代35%至70%氧化鐵可維持穩定色澤,超過50%部分試片出現縮釉,經溶劑處理可改善。所有試片莫氏硬度為6~7,符合CNS建材標準。耐酸鹼測試中,跟市售的磁磗總色差無差異,具穩定色澤與耐腐蝕能力。防滑測試結果顯示乾濕狀態下皆具良好摩擦係數,吸水率亦符瓷質面磚規範。廢棄暖暖包可成功再利用於陶瓷與建材,兼具環保與經濟價值。

誰說的才算數?資訊來源對媒體識讀的影響-以名言、科學、健康為例

本研究探討資訊來源對媒體識讀的影響,聚焦於名言、科學、健康的資訊混淆現象。透過 ChatGPT 篩選語句、Google 搜尋分析、問卷與訪談,檢視大眾對資訊出處的辨識與反應。兩份問卷以網路社群媒體為發放平台,分別有244和115人填答,平均年齡30和34歲,性別分布平均。結果顯示,多數受試者受名人光環與權威效應影響,提升信任與引用意願。 在名言佳句方面,50%受訪者重視語意勝於作者,亦有80%~100%的受訪者在發現錯誤出處後降低對資訊來源的信任。而在科學、健康資訊方面,儘管有55.93%的受試者「經常」及「總是」查證,但仍有57.60%曾分享錯誤資訊。研究建議應強化媒體識讀教育,結合查證技巧與批判思考,提升公眾對資訊真偽的辨識力。

「絲溼有幾種?」—以蜘蛛絲在環境濕度變化時的電阻值差異來探究其生物學上的意義

本研究採用11種53隻蜘蛛的框架絲與築巢絲為材料,利用電學設備以電訊號偵測蜘蛛絲對環境濕度變化的電阻反應。實驗使用自行設計的器材與方法,將蜘蛛絲並聯後記錄其在相對溼度40%至90%的區間內的電阻值變化並作圖分析。結果發現所有蜘蛛絲在低濕度時電阻值都偏高,直到絕對溼度在10g/𝑚3左右電阻才會開始下降。由實驗所得的數據發現不同種類蜘蛛絲的「電阻–溼度趨勢圖」都不同,此結果說明同為蛋白質材質的蜘蛛絲,在親緣關係相近的蜘蛛中,其蜘蛛絲的電阻特性與濕度反應也有很大的種間差異。希冀本實驗結果能對未來仿生學與生態演化生物學議題上,如蜘蛛絲在環境感測之應用與蜘蛛絲蛋白質特性之演化等相關研究做出貢獻。

銀河系中星團之位置分布及其特性-以自行撰寫之程式進行三維視覺化呈現

本研究以自行撰寫之程式,配合使用開放的天文資料庫,探討銀河系中疏散星團與球狀星團的分布與特性,並將其進行三維視覺化呈現。結果顯示,疏散星團成員星數量較多、年齡較小、鐵氫比較大者較為接近銀河盤面;球狀星團鐵氫比較大的星團多扁平分布在銀心附近;鐵氫比較小的星團則散布在銀暈;疏散星團有較多軌道接近正圓的星團,而球狀星團只有 9 個;兩者離地球較遠的星團普遍體積較大,且在地球相對於銀星的對側皆幾乎沒有數據點。程式所產出的結果已製作成互動式網站,期望能讓使用者更理解本研究的目的,並提升天文學習的直觀性。

簡單離心水泵的未滿水流動模態

這份研究探討利用正三角形旋轉吸管構成的離心泵抽水的現象。我利用電鑽固定此三角形結構,使其部分浸入水中並定速旋轉。我們發現在吸管的管徑-旋轉半徑比大於一定值時,水流因無法穩定地充滿整個吸管,離心泵中的水流將會穩定的僅占據吸管的一部分。我測量「吸管的幾何參數和旋轉角速率」對「抽水流率」的關係;以及「旋轉角速率」對「抽水流速」的關係,並以穩層流下的流體力學模型(白努力方程式在旋轉座標系中的修正+流體力學穩定性分析)加以解釋,在不使用數值模擬的情況下方了解了此未滿水模態的水流情形。

貉不貉胃口–探討貉藻受不同鹽類及物理性微粒的影響

本研究探討不同鹽類與物理性微粒對貉藻褪色現象之影響與物質吸收情形。我們觀察到捕蟲囊表皮細胞有三種主要腺體,分別是內表皮的消化腺轉移細胞、四爪腺毛和外表皮的雙歧毛狀體。從餵食水蚤實驗中發現,貉藻不會主動閉合,因此以離心方式使捕蟲囊閉合住紅墨水,再記錄其褪色比例;過程中並推論捕食、分泌與吸收應為三個不同階段。鹽類半小時內,高濃度環境可加速褪色;實驗中PVC被觀察到可能吸附到葉柄,另外,一小時內,囊內、外有中濃度微粒也會加速褪色。由褪色實驗亦可證實外表皮的雙歧毛狀體對外在環境,不論是對鹽類滲透反應或是微粒的擴散作用,都具偵測能力。未來若能深入了解其囊體構造與觸發機制,將有助於仿生開闔裝置之研發。

「滲」機「薄膜」──探討鐵鈷鎳氧化物在滲透蒸發薄膜上的效果

本研究利用合成三種金屬氧化物Fe3O4、Co3O4、NiO,藉由改變摻入海藻酸鈉薄膜的比例以提升四氫呋喃(THF)去除率。先改變海藻酸鈉比例進行實驗,得到3 wt%的海藻酸鈉為最佳薄膜條件。再合成三種顆粒並鑑定顆粒特性。再將顆粒摻入海藻酸鈉薄膜,鑑定薄膜的親水性。又以90 wt%的 THF 為有機染料進行滲透蒸發實驗,改變時間後,選定 6 小時為實驗的控制時間。接著用摻入不同氧化物的薄膜進行滲透蒸發,探討何者除去THF的效果最佳。當中以Alg/1%Co3O4 的效果最佳,可產出純度99.96%的水。另將Alg/1%Co3O4進行以異丙醇和乙酸乙酯為有機染料的實驗,同樣有不錯的效果。

「渦」命由天不由「渦」—不同環境因素對渦蟲再生速率之影響

國中時就對渦蟲這種生物有所耳聞,對其最大的了解就是強大的復原能力,為了深入了解這種神奇的功能,我們嘗試幾種不同的環境因素,試著觀察其對渦蟲眼點再生速率之影響。 文獻探討時,發現變動的磁場會對生物體的細胞增殖產生影響,也發現在特定模擬超重力環境下人體細胞增殖會加速,因此我們皆對這兩種情況設計了不同的以渦蟲為實驗,除了驗證之外,也想試著發現論文以外未探討的影響,像是我們也試驗了不同換水頻率、光照強度、光波長、飼養密度下對渦蟲的影響,最後的數據分析和結果討論也總結了這六個實驗的影響,為相關研究提供參考並對日後渦蟲的複製與大量養殖提高了可能性。