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高級中等學校組

語音控制自動化視覺辨識倉儲機器人

在物流的能力隨著科技快速發展下,倉儲成了不可或缺的環節,隨著許多大型工廠的出現,大量的倉儲搬運需求使許多重型的機械因而產生,然而其仍需要將不少人力消耗在如此龐大且重複性高的工作上,且根據貨物的大小或內容物以及貨物的數量,工人在搬運或操作機械的過程中往往伴隨著許多風險,而這種具有高危險性、高重複性且工作量龐大的工作,若開發出技術成熟的機器人負擔相關工作領域,便能提高工作時數與效率,並且提高操作人員的安全性。 本研究嘗試使用自然語言來控制機器人,並且透過電腦視覺辨識系統找出搬運的物件,進而將物件移至指定的地點。

網紅的秘密–紅網室對番茄生長的複利效應

本研究結果在紅色網室下栽培的番茄植株,其植株高度、莖徑、產量、總重量、缺病株及開花節位果實重量上都顯著其它組。在商品果方面挑選可上市銷售的果實約在10~20g為主,以紅網室取得果實總重量達14230.4g大於露天對照組及白網室。在感官品評中,各組口感表現上軟硬適中;以白網室果實的風味較有甜味,比較對照組甜酸味及紅網室微甜味有明顯差異。本研究發現紅網室的低透光率及藍綠紅光適當比例的光強度可能創造了光飽和點的時間差,形成光複利效應,故不需耗費多餘能量來抵抗陽光,多出的能量就能提供營養生長及生殖生長,促進植物生長的速度、延長生長期、增加植物產量、使植株與果實增大、更減少網室內病蟲害發生。

電場中的小晶靈-高電壓電場中液滴的結晶現象

本研究設計相機-顯微鏡-玻璃座平行銅片電場裝置,拍攝鹽類液滴在高電壓電場中的結晶現象。先設定對照組,讓晶體成長趨向單顆且高透明的條件為:低蒸發速率、過濾、無施加電場與低溫LED光源。並應用蒸發速率差異,發現鹽晶的變速成長現象。蒸發快形成階梯螺旋紋。蒸發慢紋路消失,形成全透明晶體。之後轉放在高電壓電場下發現:晶體形狀改變(傾斜、變形或斷裂),透光度變差。晶體新生邊緣,有條狀紋出現,但晶體成長速率變化不大。這證實鹽晶析出會因些微外在變化,而影響溶液中離子堆疊,在晶體表面出現變形、斷裂或不規則紋路。這種對外在環境有著高度反應的現象,正可以用來研究外界高壓電場如何對物質產生影響。

利用太陽光合成金奈米粒子作為金屬感測器之探討

本實驗符合綠色化學宗旨,以太陽光驅動奈米粒子生成取代以往加熱冷凝迴流的製程,將四氯金酸與還原劑檸檬酸鈉反應,合成金奈米十面體。研究涵蓋:一、比較照光與非照光條件,發現照光條件成功機率較高。二、探討金奈米對不同陽離子的檢測靈敏度,比較肉眼觀測與UV-Vis測量之差異。三、探討金奈米修飾穀胱甘肽對不同陽離子的檢測靈敏度,發現修飾後,含特殊官能基,使靈敏度提升,以鉛離子為例,以肉眼觀察溶液顏色由酒紅色轉為藍紫色,偵測靈敏度為10 ppt。四、依據世界衛生組織對飲用水中要求鉛離子含量需少於10 ppb,故針對周遭環境不同水質,進行檢測。此偵測材料為非選擇性試劑,是一個廣譜示警試劑,可以對多種金屬均有反應,水質一旦汙染即可變色。

任意凸四邊形上或形內一點到四頂點距離和的最大值

我們嘗試以初等數學綜合幾何的方法,以Geogebra為輔助工具,參考台灣師大陳昭地教授最近發表在科學教育月刊的文章,運用橢圓上一點到兩焦點距離和為定長的性質,找到任意凸四邊形邊上或形內一點到四頂點距離和最大值的方法,並提出證明.

球球相扣—球內接正多面體的定值問題探討

本研究是將平面上正n邊形與其外接圓上一動點P之間的定值問題推廣到空間中。我們藉由Geogebra繪圖軟體發現以O為圓心,作同心圓C1、C2 且半徑分別為R1、R2,並作C1的內接正n邊形,再以圓C2上一動點P為圓心作圓C3且半徑為r,再作圓C3內接正n邊形。當反向時,連接兩兩頂點的n條線段會共點。除此之外,O與P和連線的交點亦會共線,而這性質在空間中也會成立。

石墨烯微生物燃料電池綠能研究

本研究利用石墨烯高導電、高表面積等特性製成碳布電極,並研發出具高電子轉換效率的EDTA˙Fe3+作為觸媒,成功開發出新型微生物燃料電池。將自製的石墨烯以Polypyrrole固定修飾在碳布表面,取五片此修飾碳布作為陽極電極,陰極則為兩片未經修飾之碳布。利用食品級酵母菌在陽極槽對葡萄糖行厭氧氧化反應,產生的電子經外部導線抵達陰極,利用陰極槽EDTA˙Fe3+與EDTA˙Fe2+間快速轉換,提升電流值。 實驗結果顯示單顆電池電壓即可高達0.7 V,電流則達323μA,電池續航力高達兩小時,較傳統的微生物燃料電池電壓0.35~0.5V高出許多,且具有低汙染及低成本等特性,另外我們研發出的無毒陰極修飾劑EDTA˙Fe3+更符合綠色能源的概念,可望未來能將本實驗微生物燃料電池應用於農牧業的燈具。

王牌捕手

捕蠅草是加大捕蟲葉內側細胞膨壓,把葉用力撐開,使外側細胞進入高「位能」狀態。當昆蟲碰觸感覺毛時,內側細胞膨壓迅速降低,使得外側細胞的「位能」瞬間轉成「動能」,快速完成捕蟲運動,且捕蟲葉剩餘感覺毛的數量與捕蟲葉閉合時間有負相關。由於傷口刺激會促使捕蟲葉關閉,推測茉莉酸也會影響捕蟲葉閉合。捕蟲葉的無柄腺負責消化液分泌和養分吸收,但消化液的分泌與捕蟲葉的閉合是二條不同的路徑。無柄腺不吸收葡萄糖、維生素B,但可以吸收胺基酸、甘油、維生素E、 NH4+和NO3-離子,推測無柄腺的細胞上有吸收胺基酸的載體蛋白,以及NH4+和NO3-離子通道,而且養分的吸收和捕蟲葉的開閉、消化液分泌與否皆無關。

讓牛頓步上尋根的階梯─複係數多項方程式的求解與推廣

一、階梯算法 更改庫恩植物栽培法的限制,使方程式的根形如走階梯般向上攀升,且不下降。 二、牛頓算法的限制 1. 牛頓算法一次只能算一個根,算出多項方程式f(z)=0的一個根ζ以後,用(x-ζ)除原來的多項式,得到一個階數降1的多項式,再用牛頓算法求這個新的多項式根,這樣一次一次降階,可以把全部的根算出來。 2.牛頓算法有時很難控制,且計算是否成功,是沒有保證的。要使牛頓算法成功,重要的是找到一個足夠好的迭代出發點z0。 三、比較各個求解方法,結合牛頓算法與階梯算法 階梯算法的優點是保證成功,牛頓算法的長處是進入快速收斂區後收斂極快;將兩種算法的長處結合起來:先使用階梯算法把迅速收斂區域的位置確定,再改用牛頓算法迅速向方程式的根靠近。

尼古丁戒斷效應-以斑馬魚為模式之探討

研究發現尼古丁具高成癮性及產生戒斷症狀,為了觀察除了人類以外的生物是否也有類似的現象,我們採用適合作為藥物測試的生物—斑馬魚作為實驗對象,測試斑馬魚在浸泡尼古丁溶液一週及兩週後,以及戒斷後的行為反應,並藉由錄影並觀察個體運動情形,加以量化進行數據分析。結果顯示:經過處理的個體上層總時間明顯低於對照組,顯示其對尼古丁的確有戒斷反應,從其他數據的趨勢亦可看出其差異。將實驗的時間與濃度提升或許差異會更明顯,但斑馬魚對尼古丁之耐受性也有極限。實驗中亦觀察到公魚對尼古丁的耐受性較母魚高,藥物反應也比母魚明顯,在有性別差異的情形下,公、母魚應分開進行實驗及分別探討比較。