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高級中等學校組

滅蚊-八陣圖

世界衛生組織WHO預估每年的登革熱病例約在5,000萬至1億人次,而且在過去50年來成長30倍。人口密度高的亞洲占全球總病例的70%,非洲約16%,美洲約14%。疫情嚴重的地區包括中南美洲、東南亞及印度等等。 近幾年來,台灣本土登革熱確定病例數不斷上升,尤其中南部疫情最為險峻,中南部醫院急診室已出現掛蚊帳的景象。疾管署預估,如果到9月底仍無法控制疫情,感染將持續到11月,全台感染人數恐將破三萬人以上。 登革熱疫情嚴重,網路傳出不少食療偏方,但專家說目前登革熱尚無特效藥及疫苗可用,既然無特效藥及疫苗可用,哪就只是治標不治本、為尋求真正的治本之道,尋求正確方法,就是我們得要努力尋求的解藥。

利用生成對抗網路生成擬真的山脈地形

本研究中,我們利用Google所提供的API收集來自台灣及中國的地形高度圖(heightmap)和衛星空照圖。我們利用收集的圖像訓練pix2pix cGAN (conditional Generative Adversarial Network) 模型,並將人工繪製的高度圖加上真實山脈應有的細節(包含尖銳的山脊、山壁上的紋路、連續的河流網路……等),透過訓練的pix2pix模型生成更接近真實山脈的效果。為了提升擬真地形的生成效果,我們在原先pix2pix模型的基礎下,額外加入「動態權重層」來達成。最後利用這些經訓練的pix2pix模型,開發了API、Unity客戶端及網頁客戶端,使我們訓練的pix2pix模型更加實用。本研究除了能應用於遊戲開發,使生成擬真山脈的流程更為簡化,也可將其應用於將低解析度之高度圖轉換為高解析度之高度圖,同時保持高度圖的真實性,幫助地形資料的收集作業。

顆粒體大逃亡

本實驗在開口限縮之傾斜軌道上放置障礙物,觀察顆粒體於軌道上的流動現象。當單一障礙物在軌道上特定位置時,可明顯增加顆粒體的平均流率(最大可增加達無障礙物時的55%),但此位置範圍很小。障礙物在此範圍內時能有序分流顆粒體,且在分析後發現,可由顆粒體直徑、障礙物尺寸、開口寬度及邊界與開口的夾角推導出障礙物擺放位置範圍的方程式,但障礙物的幾何形狀會有所影響。障礙物放置於不同位置時,開口處的顆粒體流動狀態可分為兩類:「密集流態」與「稀疏流態」,兩流態間有一轉變的臨界值存在,類似於液態與氣態間的相變。最後,發現雙障礙物比單障礙物更能提升顆粒體的平均流率(最大可增加達無障礙物時的60%),值得進一步探討。

吹冷哈熱——探討氣流引入效應之影響

人們在日常生活中對著皮膚噘口吹氣時,皮膚表面會覺得涼爽;但若是張口哈氣,則會感覺溫熱。為了量化這個現象的成因,在經過文獻探討及現象觀察後,作者以初步實驗分別測量了「絕熱膨脹」、「氣流引入」、「蒸發降溫」三種效應,得知「氣流引入」的表現最符合現象的結果。為了進一步證實「氣流引入」就是吹冷哈熱的主要原因,我們設計實驗讓這三種效應出現在單一事件中,發現溫度變化中至少60%以上是「氣流引入」導致的降溫效果。此外,作者進行更深入的實驗探討氣流引入的過程及特性,得到氣體流動路徑方向上氣流引入百分比與距離間分別有對數及線性關係,而氣流分佈截面也與我們對此現象的觀察結果一致,最後綜合得到經驗公式印證實驗結果成立。

以人工智慧協助腎臟基因變異之治病預測

本研究致力於尋找在資料不足的情況下最佳的基因預測模式。 首先,訓練預測腎臟基因(PKD1)變異致病力模型,利用三種訓練方法:「管線」(Pipeline)、 SVM分類器、隨機森林相關分類器訓練資料,並調整相關參數。其中,以隨機森林準確率最高。另外,利用「網路爬蟲」技術整合四個大型網路基因變異註釋工具,製作單一介面方便使用者輸入資料,能夠大幅減少醫生預測病人基因變異致病性的時間,具有極高的實用性。為了嘗試解決基因變異致病力預測資料不足的問題,本研究利用網路工具所預測之致病力分數訓練模型,然基因變異位置複雜,資料量仍有所欠缺。 最後,期望利用本研究「整合網路基因註釋工具」蒐集醫生資料,提高模型資料量同時提高準確率。

探討組蛋白脫乙醯酶HDAC7對於癌細胞DNA損傷修復機制之影響

DNA損傷導致的基因體不穩定是癌症的共同特徵,而DNA損傷反應 (DDR) 負責維持基因體完整。DDR的活化可阻滯細胞週期並啟動DNA修復,其過程受許多因素調控,包括多種轉譯後修飾如乙醯化、小泛素化等。HDAC7是組蛋白脫乙醯酶,該家族成員有多個已被證實參與DDR且在多種癌細胞中常過量表現。最近研究發現HDAC7具小泛素蛋白E3連接酶活性,但相關研究甚少,因此欲探討HDAC7在DDR所扮演的角色。 本研究使用西方墨點法、免疫螢光染色、流式細胞儀分析、細胞活力檢測系統和細胞群落形成能力實驗,發現以RNAi技術將細胞的HDAC7基因沉默後會降低DNA損傷引起的ATR-Chk1及ATM-Chk2訊號強度,使不能有效率活化檢查點,並對DNA損傷藥物較敏感。由以上結果顯示,HDAC7有潛力做為抗癌藥物研發的新目標。

探討胞外基質軟硬度對神經突生長發育的影響

本研究以神經母細胞瘤Neuro-2a進行基質軟硬度對神經細胞生長影響的探討,分析不同軟硬度基質上N2a細胞面積、神經突長度。結果顯示分化後N2a細胞在100 KPa基質上面積大且神經突較長,說明N2a能偵測基質軟硬度並進行生長調控。同時advillin、paxillin、myosin IIa和pFAK等細胞骨架蛋白於細胞本體表現量在不同軟硬度基質上有所差異,但未與神經突長度相關。advillin為肌動蛋白接合蛋白,能與myosin IIa、pFAK結合調控生長錐形成。觀察生長錐上細胞骨架蛋白表現量,發現於不同軟硬度具有差異且與神經突長度趨勢吻合,說明advillin可活化生長錐調控神經突生長。未分化N2a細胞轉染pAdvillin-IRES-hrGFP和pS1S3-HP-FLAG後長出神經突,且根據基質軟硬度生長情形不同,但轉染pS1S3-HP-FLAG長出的神經突長度較短,說明advillin的nucleation功能在神經突生長扮演重要角色。

方「圓」百里,必「定」無敵

本研究作品主要在探討「正N邊形外接圓弧上一動點,至各頂點距離關係的定值性質」,並在利用托勒密定理和三角函數、複數極式的運算性質得證後,更進一步去探究調整某些條件後,是否依然具有定值關係,以及試著尋找在這些長度所圍成的三角形面積所展現的定值關係。

拎著資訊悠游~妙解「午仔」放流!

針對四絲馬鮁(午仔魚)2在這十餘年來,均居魚苗放流之首位,激起了研究動機,乃經由文獻、現場及電話訪談、統計分析進行探討,發現:午仔魚價格非常穩定,15年均價117±14元/公斤;由「市場價格與漁獲量 (R2=0.0266)」及「市場價格與消費者物價指數(R2=0.1744)」確定捕獲量及消費者物價指數不會影響市場價格。品質佳的大型魚價格遠比漁市場的交易價格高,值得養殖業者努力競逐。漁業署依據市場及相關漁業資訊決定每年放流的種類與數量,午仔魚苗的放流量與捕獲量呈現正相關(R2=0.855) ,顯示其放流已有顯著成效。然而,目前之捕獲量與市場需求接近平衡,加上人工養殖午仔魚之面積增加。因此目前的放流量合宜,不宜大幅增減;本研究非常肯定這十幾年放流午仔魚苗的政策。

奧妙的BR震盪反應

我們以BR振盪反應為這一次的研究主題,並自製振盪觀測儀器。我們利用自製振盪觀測儀器探討改變各反應物濃度與溫度對BR反應之影響,並比較不同濃度BR與BZ兩種振盪反應之振盪時間,我們發現兩種振盪反應的第一次振盪時間明顯較長。BR振盪反應中碘酸鉀與雙氧水濃度愈高,振盪總時間愈大,但硫酸與丙二酸濃度愈高,振盪總時間愈小,改變錳離子濃度影響不太明顯,[KIO3]=0.2M、[MA]=0.375M、[Mn2+]=0.025M和[H2SO4]=0.225M時會有最多的振盪次數,當改變溫度時,溫度越高,其反應速率越快,所需的時間越短,出現振盪週期越短,溫度越低出現振盪週期越長,可見溫度與反應振盪週期呈正相關。