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高級中等學校組

點水蜻蜓款款飛—以泡膜研究蜻蜓拍翅的流場模式

對飛行的興趣源於宮崎駿電影「天空之城」,電影中之鼓翼機有著蜻蜓的翅膀,親自探討後,反而引起我對流場可視化方法的興趣,經研究決定以泡膜研究主軸,設計實驗使用自製泡泡水、簡易拍翼機及定速滑軌進行實驗,實驗後發現泡膜黏滯係數與空氣相似,所以可以以泡膜模擬空氣流動情形,然後使用泡膜研究蜻蜓懸停及飛行、滑行時翅膀拍動造成的流場變化,比對研究結果與煙流研究結果之差異。將拍翼機以不同方向置入泡膜進行實驗並錄影,再用Image J分析影片中泡膜顏色,用Excel計算泡膜厚度後,以Matllab得到厚度圖並計算流量,了解氣體流向。未來希望可以將此研究方法應用於更多流體力學研究。

優質牛乳生產因子與鑑定

本研究主要討論生乳的口感及體細胞含量多寡的檢測,其得到結果為加熱殺菌過程與乳牛食材變化對口感影響甚鉅,加熱溫度到130-140。C以上,濃醇香的味道較明顯;進口草與牧草比較結果,進口草口感較佳;在試喝牛乳的檢驗報告中,發現乳脂肪含量較多者,口感較佳;體細胞多寡對口感雖然無顯著影響,但體細胞較少的生乳,打出來的奶泡更綿密與持久。在優質生乳部分,體細胞含量可由CMT、導電度計與便攜式體細胞檢測儀測得,本研究利用惠斯登電橋的導電方式,製作低成本符合大眾檢測的儀器,為民眾分辨優質生乳提供更佳的方式。

重整勾股—迭代互質畢氏數

研究目的是證明貝格倫、普萊斯與菲爾斯托夫三元樹中所有互質畢氏數相等。研究動機是在這三種三元樹中存在著某些相同的互質畢氏數,如費馬三元數等,我因此猜想這三種三元樹中所有互質畢氏數相等。研究方法是由歐幾里得家族的生成公式與這三種三元樹中的3階方陣迭代公式建立2階方陣迭代公式,然後由2階方陣迭代公式與歐幾里得家族的生成公式探討歐幾里得家族中任一互質畢氏數在這三種三元樹中的迭代路徑。研究結果是由2階方陣迭代公式與歐幾里得家族的生成公式證明了這三種三元樹中所有互質畢氏數相等,建立歐幾里得家族中任一互質畢氏數在這三種三元樹中的迭代路徑碼,改良了普萊斯的建立方法,我未來展望是想將迭代路徑碼運用於密碼學。

人工智慧化病毒掃描系統開發與探討

一個優良的防毒軟體應該要盡可能的減少病毒對電腦造成的損害,然而面對千變萬化的網路世界,必要先發制人的預測病毒,本研究基於機器學習開發一套智慧型病毒掃描系統,運用人工神經網路訓練模型,進而由大數據進行預測。 本專案分為兩個階段,第一層是基於檔案中的各種特徵做靜態分析,第二層是基於執行檔做動態行為分析,且兩者皆採雲端化架構。 雲端掃毒雖非創舉,但本系統有著極高的病毒偵測能力,且無大量資料庫做後台比對,再複雜的變種病毒都難逃本程式法眼,以前陣子鬧得沸沸揚揚的Wanna Cry勒索病毒為例,我們獨自研發的人工智慧病毒掃描系統在沒有看過其原始碼的前提下,就能將其揪出並加以制止。

後宮「軸環轉」—圓環運動理論之探討

觀察置於軸上的圓環經由傾斜會有顯著的橫向移動,本研究探討此現象並提出相關解釋。經由實驗發現圓盤傾斜角度對橫向移動速度有顯著的影響,且此傾斜角度也表現出了相關於進動的週期現象。透過觀察此圓盤的運動模式,更發現現象和圓環參數有密切相關,藉由攝影並分析圓環各項物理數據,進而推導出理論模型並驗證所假設的想法,解釋軸上圓環運動橫向運動的現象。

追風逐電-無扇葉型風力發電機

鑒於人類用電的需求,能源枯竭,人類急尋解決方式,再生能源成為風潮,環保發電方式推陳出新,如何利用再生能源是現今重要的課題。 實驗利用卡門渦街,使中柱振動帶動磁鐵而發電。和有扇葉風力發電機相比,有噪音小,體積小,製作成本和方法容易等優點。 為增加發電量,須讓振動物有更大的振幅及頻率,需利用「共振」的現象加強振幅,振動裝置運用中柱的彈性來產生擺動,藉由改變各種變因尋求最大的發電效益。 實驗中,找出了感應電動勢會正比於振幅的1.5次方、頻率的2次方。且發現以截面距為9cm、自然振動頻率為2.1Hz,放置於軟風(0.4~1.1m/s)下,會有較佳之發電效能。未來期望做出即使自然條件變化也可做出調整的無扇葉型流體振盪發電機。

天外棲雞-改良式棲架與雞隻生長之關係

近年來人道飼養強調在畜舍內提供棲架給雞隻使用,研究發現提供棲架可改善增重、減少打鬥及增加飼料轉換率,故本研究改良普通棲架,將其與飼料槽進行結合,使雞隻於棲架上方休息時也可採食,改善雞隻使用棲架時無法採食的缺失。 本研究實驗為三重複,以下皆以實驗一、二、三表示,實驗一、二雞隻數目皆為200隻,實驗三則為400隻,並隨機分為四組,四組設計項目分別為:第1組無設置棲架、第2組有設置棲架、第3組設置改良式棲架且棲架上及下皆設置飼料槽、第4組設置改良式棲架僅棲架上有飼料槽,並研究四組雞隻的體重、增重、採食量、飼料轉換率及各組飼養成本等相關問題。 三重複實驗發現第3組無論體重、增重、採食量、飼料轉換率及飼養成本皆優於其他組別,同時也發現第1組無棲架者,即最普通的養殖方式在各方表現皆最差,總之棲架效果以改良式棲架最佳,普通棲架次之,無棲架為最差,未來期望能將改良式棲架與機械化給飼系統進行結合,使其更加便利,並對畜牧業有所貢獻。

酯類代謝於花粉萌發及花粉管生長所扮演的角色

本研究初期顯示儲存時間過長花粉萌發率甚低,且亦造成內源性酯類顯著降解。因此我們推測花粉萌發所需的能量可能是由內源性酯類提供。先前研究發現雌蕊柱頭分泌物含促進花粉萌發因子,本研究將探究 (1)花粉萌發過程中內部酯類組成變化;(2)找出柱頭分泌物影響何種酯類代謝進而促進花粉萌發。利用薄層色層分析法比較發現極性酯於花粉萌發較中性酯重要,而柱頭分泌物主要加速了磷脂醯肌醇的降解與雙酸甘油酯的生成。由相關文獻,我們推測其反應為磷脂醯肌醇被磷酸化成4,5-二磷酸磷脂醯肌醇,後者再生成雙酸甘油酯與 1,4,5-三磷酸酯後促進花粉萌發。

視覺訊息與精選熊蜂學習行為的關係

本實驗藉著給予精選熊蜂不同視覺訊息以了解其學習行為,並驗證臺灣精選熊蜂(Bombus eximius)是否也能像國外的歐洲熊蜂(B. terrestris)一樣具有學習更複雜行為的潛能。臺灣精選熊蜂最偏好藍色、直徑3.2cm的花。接著藉不同視覺訊息理解其學習行為,發現經訓練後,受顏色刺激前往較不偏好人造花的比例高於尺寸的刺激(顏色:94.92%、62.5%,尺寸:37.07%、36.84%);在認知回復方面,因顏色刺激產生的反應改變較快(顏色:75.53%、41.53%,尺寸:8.78%、13.76%),說明熊蜂對顏色刺激較敏感,且其對顏色刺激的認知改變較快,有較明顯學習行為。在驗證精選熊蜂能否學習更複雜行為實驗中,發現精選熊蜂能透過人為訓練學習複雜行為。綜上所述,期望能對熊蜂學習行為更深入了解,將其應用於農業。

菫兒藏奧秘,一葉知千秋

非洲菫葉光合作用型態以C3為主,本研究植株Eternal Orbit品種,表皮細胞與葉肉組織間有一層花青素,其光合作用型態有別於其他品種而呈現CAM。斑葉品系的葉綠素形成易受溫度影響, 平均21゚C為非洲菫成長最佳溫度,16゚C出斑面積最大;菫葉毛屬於單列細胞毛(uniseriate hairs ),毛內具葉綠體構造。上表皮與葉肉接觸部位,出現漏斗狀葉肉組織(funnel-shaped chlorenchyma)。,葉面組織切片顯示斑葉(variegate)為化學型色素體變異,局部品種有較厚的儲水細胞(Water storage cell),能耐較乾旱的環境。