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高級中等學校組

賊頭賊腦詭計多-應用機器學習軟體探索虎斑烏賊的捕食行為

我們探索虎斑烏賊捕食動態獵物行為,分析捕食策略,建立捕食行為模型。結合程式控制機械手臂帶動蝦子移動,高速攝影機連續拍攝烏賊細微行為變化,再藉助新近問世機器學習軟體DeepLabCut快速量化烏賊姿勢變化,並發展修飾演算法修正DeepLabCut輸出缺陷,提高辨識率,讓軟體動物烏賊的姿勢辨識首次成為可能,從而建立分析捕食行為的大數據。烏賊捕食動態獵物時嘗試與獵物同步行進,即使烏賊已游進它的攻擊腕可觸及距離,仍有漫長的捕捉等待時間,創造同時滿足注視與定位獵物條件的最佳捕抓時機,才在視覺回饋參與下射出攻擊腕捕捉獵物。我們依此提出新的烏賊捕食行為模型,可以同時解釋動態與靜態獵物的捕食行為。我們認為烏賊等待最佳捕抓時機的策略是智力的表現。

池魚之殃-環境毒物對水生生物的影響,以水蚤為例

本實驗主要研究水生生物水蚤(Daphnia magna)在處於不同濃度的環境毒物(農藥)—益達胺時,水蚤的行為、心跳、死亡率是否會受到影響。我們的實驗結果顯示:1.在遠低於文獻記載及市售益達胺建議的最高稀釋倍數下的濃度—極低濃度0.0001ppm時,水蚤的移動距離即明顯縮減。2.加入農藥後,水蚤心跳也呈現下降趨勢,顯示其會受農藥影響。3.在0.05 ppm時,小水蚤死亡率大幅提高;在加入農藥後,大水蚤的死亡率也大幅提升。且水蚤位於食物鏈底層,若水蚤受到環境中殘留益達胺的影響,即使是極低濃度,也可能使得水蚤族群活性降低甚至死亡,進而可能對上層的掠食者造成危害,並使生態系統失去平衡。

圓圓的變裝秀-馬卡龍肉圓

隨著國人養生的觀念提升,越來越多人注意到攝取蔬果均衡營養的重要性,肉圓是日常生活常見的台灣小吃,本研究希望能結合畜產加工課程中所學到的理論依據及實際操作的技術,運用五行健康蔬果的天然色素將原本透明無色的肉圓添加色彩及營養價值。研究結果發現只要掌握好五行蔬果的特性,添加適當比例蔬果,除保有肉圓原本的特質外,並提升肉圓的接受度及營養價值。

以弧測海-探究費氏弧菌並檢測海洋汙染

本實驗使用分光光度計檢測費氏弧菌菌液濃度的OD600吸光值,並以其判斷費氏弧菌的生長情況,測量各實驗組中細菌含量的差異。 首先檢測其生長情形最良好之鹽度,再以最適鹽度做為培養基基底,並用於檢測有機、無機汙染物對於費氏弧菌生長的抑制效果,並將所得結論用於實測東北角海岸線汙染,分析各種汙染物及各地海水下菌液OD600數值之間的關係,進而探討各地海水所受到的汙染程度並嘗試了解其汙染因素。 為解決耗時過程,我們採用海藻酸鈉可形成凝膠的特質,將費氏弧菌以膠球固定化,加入對應的自體誘導物N-(3-oxohexanoyl)homoserine lactone,並測試其發光、發熱的強度。加入待測汙染物及樣本,測量發光強度,若和上述OD600實驗所得的數值正相關,則能夠以此方式迅速進行海水水質檢測方式。

利用石墨烯、廢油、及回收保麗龍,製作環保導電油墨

本研究探討利用過期廢油及保麗龍,配合導電導熱性優異的石墨烯粉末,製作環保導電油墨。研究動機在於將過期廢油與保麗龍進行二次利用,發展新科技產品。石墨烯方面,我們比較三種粉末,評估次級品或下腳料的可用性。 本研究分為五部分,第一、二部分探討石墨烯的結晶物性,元素組成及粉末的微觀片狀形態。第三部分探討石墨烯粉末的導電性與其片狀形態之關聯性。第四部分探討廢油是否能與石墨烯相結合,測試石墨烯的吸油度,第五部分我們嘗試自製導電油墨,利用廢油混合石墨烯粉末,同時也利用保麗龍及適當溶劑,調製成溶液作為稀釋及成膜劑。初步我們已成功得到性能不錯的導電塗膜,並自己組裝電路,由燈泡亮度展示塗膜的導電性。

-明「茶」秋毫—應用亞甲基藍溶液吸光度變化率測定方法探討水果、茶及水果茶抗氧化力之研究

本研究應用創新方法:亞甲基藍溶液在特定波長(665nm)吸光度變化率測定物質的抗氧化力,有效減少人為誤差,提高實驗信度與效度;透過維他命C濃度與吸光度檢量線,將待測物抗氧化力換算成相當維他命C濃度進行比較。同溫下比較檸檬、奇異果、蘋果時,以檸檬抗氧化力最佳。同溫比較下綠茶、烏龍茶、紅茶時,抗氧化力以綠茶抗氧化力最佳。混合成水果茶後以15℃奇異果烏龍茶最具抗氧化力(61.07%)。最後在模擬水果茶中特定抗氧化物質相互混合對抗氧化力影響的實驗中,推論出抗氧化力與維他命C、葡萄糖及EGCG濃度、溫度及[H+]等相關,不但符合水果茶抗氧化力之實驗結果,也建立抗氧化力的數學函數逼近公式,以計算出抗氧化物不同混合比例抗氧化力高低。

十全十美---銳角三角形內特殊點分割三角形面積比

本文以不等邊的銳角三角形出發,運用中學時代已論及的三角形外心、重心、內心、 垂心為基礎,進而探討其他銳角三角形內的特殊點:九點圓圓心(Ninepo int),布洛卡兒點(Brocard),費馬點(Femat),熱爾崗點(Gergonne),奈格爾點(Nagel),斯俾克點(Spie ker),等連接三頂點分割三角形的面積比。

「導數」計時 ~由連續導電度的變化探討離子的反應速率

高中介紹各種反應的速率比較,但卻缺少實際觀察各種反應快慢的方式;本研究發現,可藉由連續導電度測量,從導電度的變化曲線中,觀察到各種離子反應在過程中的離子變化特徵,也可以找到準確的反應終結時間,並做定性及定量上的運用。文獻曾以硫沉澱的濁度,測奈米硫的反應速率,但此法測的是氧化還原與沉澱速率之和;但由連續導電度圖,則可單純的得到氧化還原反應的速率。透過取樣時間的適當設計,可觀察到每種離子反應的導電度波動都很獨特,相同的離子反應,導電度曲線的起伏很相似,可做為鑑別離子反應類型之用。從秒錶實驗的導電度圖中,還可看出兩個反應機構的交替過程。在反應速率的研究及教學上,連續導電度法提供了簡便而準確的方法。

缺氧幹細胞對高血壓心臟保護作用之探討

高血壓導致許多併發症,更造成心血管疾病。因此預防和治療高血壓是國際醫療關注的議題。研究指出幹細胞能促進身體機能修復但是治療的分子機轉尚未表明。發現短期缺氧(6小時)可提高脂肪幹細胞(ADSC)的細胞生存蛋白p-Akt和歸巢效應蛋白CXCR4表現,接著利用ADSC和缺氧預處理的脂肪幹細胞(hADSC)治療原發性高血壓大鼠的心臟,發現ADSC和hADSC能維持心臟功能,降低高血壓造成的心臟肥大蛋白GATA4、BNP表現,提高長壽基因訊息路徑來達到心臟保護的效果;更發現幹細胞透過改變心臟能量代謝途徑,降低GLUT4對葡萄糖的消耗而提高脂肪利用率來提高心臟細胞的能量獲取,且強化後的hADSC保護的效果更好。這些結果證明幹細胞能保護高血壓對心臟的傷害,也證明適當的缺氧能夠強化ADSC。

毛髮溼度計之探討

利用人類頭髮為實驗對象,測量毛髮對於不同溼度時的性質。其中包含長度與彈性係數的變化。找出其中關係後,再利用這些數據,設法找出毛髮溼度計的運作原理,和增加準確度的可能方法。