全國中小學科展

高級中等學校組

尖角薊馬在不同寄主植物上的生活史特徵

本實驗建構實驗室飼養尖角薊馬的方法,並探討其與大花咸豐草的關係,發現其除蛹期在大花咸豐草花器上的比例低(7.7%)外,其產卵位置、幼蟲發育時期皆高度依賴大花咸豐草花器。且以大花咸豐草花器飼養之幼蟲期發育時間(3.793±0.144日)較以葉片飼養(6.125±0.295日)為短(P值<0.001),且蛹體長(0.998mm)較以葉片飼養(0.872mm)長(P值<0.001),可見其在大花咸豐草花器發育有絕對優勢。再加入番茄花器、葉片與甘藷葉片比較後發現番茄花器各項數值皆優於三種葉,且與大花咸豐草花器比較,除幼蟲期發育時間(4.412±0.364日)大於大花咸豐草花器外(P值<0.001),其他生活史特徵均無顯著差異,因此,我們認為尖角薊馬可以在番茄花器內發育,其在農業上的危害須審慎評估。

非平衡系統之多體粒子集體行為相變研究:量子電腦統計在有序參量分析之應用

我們設計一AIoTs物聯網相變實驗系統,觀察與分析多體粒子的彈跳運動行為,並以二分法來觀察系統在不同驅動電壓下的粒子數失衡參數α與有序參量β;在改變頻率實驗中,觀察到低驅動電壓下的粒子集體行為(collecting behavior)、臨近相變臨界點之粒子漸近行為(Approaching behavior)、與遠離相變臨界點之粒子漲落行為(Fluctuation behavior)皆與頻率有關,且臨界電壓隨頻率增加,呈現指數遞減,約在6 Hz後即趨於常數3.6 eV,而高驅動電壓下之粒子漲落行為仍依然存在,而量子電腦計算結果說明,利用26-Qubits成功描述20個自旋粒子在控制旋轉閘(Controlled Rotate Y-gate)運算下的相變行為,並能完美擬合相變區間之漸進行為(Approaching behavior)。藉由本次科展所提出之實驗模型,可以在未來為凝體物理系統與相變實驗提供更豐富的研究課題與更廣闊的研究前景。

探討不同養殖環境對Pantoea sp. 降解亞硝酸鹽能力之影響

本研究探討如何提升養殖於冬季降解亞硝酸不良的問題。養殖益生菌中潘朵拉菌Pantoea sp.可在冬天生長並降解水體亞硝酸,不同於其他菌其在低溫時生長較好但降解較差,顯示兩者無直接關聯,進一步得知溫度會影響Pantoea sp.細胞內代謝機制。水體中添加葡萄糖可使冬季亞硝酸降解能力多7倍,且不影響其生長,與文獻添加碳源會促進益生菌生長不同。比較各式糖類後得知單醣和雙醣皆可提升降解能力,其中單醣較雙醣好(單醣50%、雙醣95%),而碳源可提升降解能力,推測因其影響細胞內TCA cycle運作。最後添加碳源做法適用各鹽度環境,具廣鹽性,對改善台灣冬季亞硝酸過高問題有高度應用價值。

探討海藻酸鈉晶球與甜菜紅素晶球移除重金屬離子之能力

本研究應用海藻酸鈉和甜菜紅素螯合重金屬能力及海藻酸鈉交聯作用製作海藻酸鈉晶球。並將富含甜菜紅素的火龍果汁稀釋液與海藻酸鈉混合後做成甜菜紅素晶球,比較兩種晶球在不同條件下移除銅金屬離子能力,得知兩者在不同濃度之銅離子溶液中靜置40分鐘反應可達平衡。且由溫度效應、酸鹼效應及濃度效應之實驗結果得知在25℃,pH=5,不論100或1000 ppm Cu2+,皆為甜菜紅素晶球移除率較海藻酸鈉晶球優。不過當高溫、強酸及保存多天的條件下甜菜紅素晶球的移除能力會逐漸下降。另外,比較晶球在25℃,pH=7下,移除1000 ppm不同重金屬離子(Co2+、Ni2+、Cu2+)之能力,得知甜菜紅素晶球的移除率皆優於海藻酸鈉晶球;此外,海藻酸鈉晶球移除能力為Co2+≅Cu2+>Ni2+;而甜菜紅素晶球移除能力為Cu2+>Ni2+ >Co2+。

「渣」進你心裡!大眾對交往偏差行為的態度研究

「渣男/女」是感情關係中常見的詞彙,但一直沒有相關研究進一步探討其內涵,因此本研究希望建構對「渣男/女」概念的具體理解。透過廣泛調查及因素分析,本研究凝聚出「渣男/女」概念指涉的三個主要因素:自我中心、對待伴侶的不當行為、與伴侶以外他人的不當接觸。並以「大五人格」作為分類架構,探討不同人格特質對「渣男/女」概念主要因素在意程度的不同,發現:外向性和神經質特質較高者,特別在意自我中心的態度;外向性、親和性和神經質特質較高者,特別在意對待伴侶的不當行為;外向性和神經質特質較高者,特別在意與伴侶以外他人的不當接觸。本研究期能以此作為開端,為未來相關研究開啟新方向。

開發單寧酸檢測法偵測亞鐵、金和銀離子

近年重金屬汙染問題日益頻繁,許多重金屬檢測方法問世,但大多繁瑣且成本高昂,發展快速且簡便的檢測方法刻不容緩。本研究利用單寧酸與特定金屬離子反應後有顏色變化的特性搭配比色法,同時探討單寧酸與Fe2+、Au3+、Ag+間的配位關係,並藉其開發出簡易、快速且方便檢測環境水樣中金屬離子(Fe2+、Au3+、Ag+)的方法。優化條件下,本方法針對Fe2+、Au3+、Ag+線性偵測範圍分別為0.67-100 μM,0.75-100μM及0.37-100μM,涵蓋環保署水質監測網的監測標準。且本方法於真實水樣(溫泉水、生態池水)中檢測的添加回收率在85%~120%間,符合分析化學領域要求。可見單寧酸作為化學探針為一可信度高、簡便且可用於實際水樣中的檢測方法。期望能推廣至大學以下機構,定期把關環境水樣。

原音重現—自動太魯閣族語語音評分系統

近年來原住民語使用逐漸減少,面臨傳承的危機。本研究製作太魯閣族語音評分系統,希望幫助人們學習太魯閣族語。利用原委會網站的音檔和田野調查收集錄製的族語語音與族語老師的評分為本研究的研究語料,以Kaldi為語音辨識框架來製作語音辨識模型。對模型輸出的音素與正確單詞進行字串相似度計算,將計算數據與模型產出的發音品質分數作為選擇模型的依據,透過機器學習方法選擇最接近族語老師評分的模型。以此模型計算研究語料,再以機器學習製作一個七成正確率的評分分類器,最後實作出評分系統網站。此網站除了可以學習族語之外,也可以幫助未來繼續收集更多語料,提高評分系統的正確率。期望幫助人們學習太魯閣族語,讓原住民族語原音得以重現。

兩交圓內接三角形最大面積之探討

本文旨在探討兩圓重疊區域內之內接三角形的最大面積,我們從等半徑之兩圓到相異半徑之兩圓,從特殊化(兩圓互過另一圓之圓心)到一般化(不限定是否通過圓心)分別進行分析。隨著兩圓半徑、連心線長等變數的不同,我們觀察到內接最大面積三角形的形狀變化,及其面積的計算方式,最後我們推導出一般化的結果。

粗糠「鋅」用途—以廢棄稻穀灰為主要原料製備氧化鋅結晶釉之研究

本研究文獻探討並將碾米後剩餘的稻殼灰為主要原料製備鋅結晶釉及實驗含稻殼灰之鋅結晶釉的各種變化並以溫度控制法,將美麗的矽酸鋅結晶體留下來,研究結果含50.66%稻殼灰釉式升至1240℃後,在40分鐘快速降至成核期在攝氏1120度,持溫1至7小時均能產生美麗的結晶。產生結晶的氧化鋅重量百分比為25%,若想追求藝術上的美感,氧化鋅重量百分比可在26~30%為佳。結晶成核時期的持溫時數,與結晶核數量及結晶最大粒徑成正比。鋅結晶生成燒製須以氧化的氣氛燒製,還原燒的火焰及缺氧狀態會干擾結晶生成。含50.66%稻殼灰之釉製成建築磁磚用釉在硬度及耐酸鹼測試均滿足台灣CNS磁磚品質規定,使用廢棄稻殼灰為主要原料製備氧化鋅結晶釉可大幅減少釉用原料成本。

可限制特徵之人臉生成器

本研究旨在發展一套可限制特徵之人臉生成器,能依據目擊者對嫌犯的特徵描述,使用真實人臉照片進行特徵生成,以生成嫌犯臉孔。本研究以生成對抗網路為中心,配合選擇性傳輸單元、編碼器與解碼器結構,發展出五官、毛髮、飾品、整體形象四大類別,共有40個特徵生成編輯種類。搭配友善的圖形使用者介面,讓使用者可將已相關度篩選後之真實人臉資料庫或是另行輸入之照片,因應不同的嫌犯臉孔描繪需求情境,對該圖片臉孔進行指定特徵之生成編輯。此技術除了可輔助刑案目擊者回憶嫌犯臉孔特徵,亦可應用於眼鏡業、醫學美容、美髮業等領域。