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高級中等學校組

甘藷龜金花蟲一齡幼蟲尾端裝飾糞便的功能

甘藷龜金花蟲幼蟲 ( Cassida circumdata ) 在受威脅時會舉起與擺動尾端棘毛。錄影觀察其裝飾糞便,寬度平均為 0.543mm,呈雙圓球狀,附著在尾端最長之一對棘毛上。本研究發現一齡幼蟲以尾塔主動排便並堆置,且不同齡期幼蟲間糞便形狀及大小均未達顯著差異,推論除了一齡幼蟲以外的各齡期並不會增加棘毛糞便的量。人工移除裝飾糞便的情況下,一齡幼蟲將其補回的次數,與其他二至五齡期幼蟲的行為達到統計上顯著不同;事實上,二至五齡幼蟲未觀察到補回糞便的行為,因此推論尾部棘毛糞便對一齡幼蟲有必要性。一齡幼蟲在遇到天敵—蚜獅時,會舉起尾端裝飾糞便拍打蚜獅身體,將其定義為物理性防禦,而二齡以上之幼蟲,尾端具有更強而有力的蛻皮,會逐漸取代裝飾糞便的功能。

聲音對小鼠情緒影響之探討

國外有許多研究指出,人類會因不同類型的聲音產生不同的情緒,因此我們想探討聲音的不同要素如何影響情緒,我們透過播放不同的音量、音頻、波形、節拍並觀察小鼠的行為,以推測聲音要素造成的影響。記錄的項目包含靜止時間、站立及抓咬次數和滾輪跑動圈數。在音量的部分,50dB時小鼠有較多的跑動圈數,推測小鼠較為興奮,而80dB時則有相反的結果。另外持續變化的音量,也會使小鼠興奮。音頻部分,8kHz的環境下,小鼠有較多跑動圈數,推測小鼠較為興奮,另一頻率為40kHz, 40kHz對於小鼠而言並不算高頻,期間小鼠有較少的探索行為,推測小鼠相當平穩安定。波型實驗未觀察出較有意義的差異性。節拍實驗中,小於80BPM時,小鼠的探索行為減少,推測小鼠情緒應為平穩安定,而高於150BPM的環境中,跑動圈數增加,推測此時較為興奮。皆無發現性別差異。由於80dB、40kHz和80BPM都有較長的靜止時間,我們又額外測試中央活動時間,結果僅 80dB時,小鼠中央活動時間無減少,至少代表小鼠的心情並非平穩,與另兩者不同。

生物炭可降解覆膜對土壤與植物生長影響

本實驗分別以椰子纖維、木薯莖、茶葉渣、油棕枝與鳳梨葉五種農業廢棄物為原料,將其熱解成生物炭研磨加入可降解塑膠原料中製成五種生物炭聚合薄膜,替代一般塑膠覆材,種植萵苣於紅土與黑土並施用,五周後採收檢測。對於各土壤性質,此五種覆膜對於紅土及黑土之酸鹼值、電導度等有不同程度幫助,但於有機碳含量與生物酶活性等性質的趨勢不一,推測其取決於更進一步的生物炭本身性質;在萵苣生長方面,多數組別的乾、濕重增加。種植五周萵苣採收後薄膜已有一定程度的降解,不會造成殘留汙染,還可提升土壤性質及幫助萵苣生長。

尋找木瓜病原菌的天然抑菌劑與抑菌機制

我們在潰爛的木瓜中純化出Lasiodiplodia theobromae與Neofusicoccum parvum兩種真菌,會使木瓜組織產生軟腐之現象,容易造成水果採收及運送時的大量損失。研究結果顯示,兩菌亦會感染其他植物,但部分具濃烈氣味的植物有較高的耐受性且薰衣草氣味可使該二菌種的菌絲與黑色素含量下降,藉以降低致病力。其中,薰衣草氣味中的芳樟醇是抑菌的關鍵成分。此外我們發現無光環境會誘導病原菌的黑色素累積並提升其致病力。綜上所述,未來在木瓜運送與保存上若能透過照光並配合薰蒸微量薰衣 草精油或芳樟醇氣味,應可有效降低病原菌感染機率,以此減少農損。

光學自動追日加熱器

本組發現了菲涅爾透鏡有短焦距的效果,因此可達到良好的聚焦加熱,又太陽因地球自轉,有了這幾點動機,所以本組決定採用myRIO做為控制器再搭配Wi-Fi遠端的無線監控、步進馬達的驅動、菲涅爾透鏡的短焦距,以達到聚焦加熱完成自動追日加熱的系統。 本組作品可Wi-Fi無線監控,分為手動聚焦加熱、自動聚焦加熱。但因晝夜長短不同、四季不同,所以本組利用四顆光敏電阻(CDS)進行光源方向感測,做出16種狀態的真值表,讓實際值與設定值進行比較判斷並且二值化,形成一個閉迴路控制;使用myRIO控制器和LabView可圖形化程式設計、虛擬儀表的人機介面做搭配,可透過人機介面可無線監控,最後再由菲涅爾透鏡的短焦距進行聚焦加熱,達成較佳的加熱效率。

雲端智能健康管理冰箱套件

因近年來食物浪費嚴重,相關議題已被聯合國納入永續發展指標第12項中,加上國人對健康飲食的風潮,本研究希望應用物聯網,結合硬體的感測、雲端程式架設與手機App技術建構一組健康管理智慧冰箱套件,以減少家庭中食材的浪費。實作研究藉由冰箱食材儲存機構的設計並將ESP32控制板安裝於適當的空間,其存儲機構內之極限開關感測器能即時讀取並傳送食材之種類與時間資訊至雲端介面資料庫,然後雲端程式會依使用者每日活動量與身體資訊,根據衛福部飲食指引與相關文獻求出使用者每日熱量建議攝取值,最後結合冰箱食材與個人偏好進行健康食譜的決策推薦,以達到避免食物浪費與健康飲食之目的,其所記錄的資料亦可作為後續家庭食材管理與個人健康分析依據。

別慌「蟑」-IoT結合綠能清理之探究

在台灣這種潮濕的氣候裡,蟑螂是每個家庭頭號公敵,多數人看到牠都會聞之色變,為了解決問題設計一個可讓大眾方便的滅蟑工具,參考市售滅蟑相關產品列出缺點並加以改善。作品利用中間設置誘餌區吸引蟑螂進入,一旦被偵測到再採取高壓電擊,緊接著啟動刷子將牠推入後方回收盒中。清除時拉開回收門就可倒入垃圾筒中清理掉。此外作品供電來自太陽能蓄電及運用IoT物聯網技術,開機、電力不足、電力充飽或已捕獲,行動載具均會收到 LINE通知訊息且同步記錄到Google試算表,還可以透過LINE訊息欄輸入V或C文字,反查捕蟑數與目前電量狀況,作為未來環境除害監控參考。

字由字在─利用深度學習生成個人化字體

本研究旨在利用深度學習實作改變字體風格的模型,試圖讓生活中處處可見的文字變得活潑、生動,並省去許多設計字體所需的時間、精力。我們利用了風格矩陣、對抗式生成網絡(GAN)等概念設計了3種模型,並在實際運行後進行分析與比較。 VGG模型運用了卷積神經網絡的概念,擷取特徵以生成風格矩陣並將其進行字體風格轉換。Bicycle-GAN模型結合了Conditional GAN和VAE的優點,能夠生成多樣風格的字體。Zi2Zi模型則是在pix2pix的方法改進部分缺點,能讓生成的字體更逼真,且具有顯著的成效。 經過多次的嘗試和失敗經驗,我們發現VGG、Bicycle-GAN、Zi2Zi,3種模型在字體風格轉換上具有相當的潛力,在經過適當的後處理之後,能夠在耗費少量時間和樣本的情況下,生成實際套用在電腦中的個人化字體。

環境永續螢光碳量子點於太陽能電池之應用

有機太陽能電池(OSCs)因製程簡單、可撓性高及成本低等特性而備受矚目。本研究除了致力於提升OSCs的元件效率之外,亦將聯合國永續發展目標(SDGs)融入研究之中。為了符合永續發展的精神,本研究以生物可降解、安全無毒以及生產便宜的永續材料,來取代目前OSCs所使用的環境有害及難以回收之材料與製程,讓OSCs從材料製程端就符合SDGs的技術發展與產品應用趨勢。台灣桂竹、功勞葉植物及菠蘿均是台灣盛產常見之天然植物,將其利用於製備螢光碳量子點作為OSCs中界面優化材料,能有效降低電子傳輸層之表面粗糙度、界面缺陷及串並聯電阻,讓OSCs元件的效率提升。研究結果顯示,菠蘿螢光碳量子點具有優化氧化鋅電子傳輸層特性的最佳能力,能使OSCs的光電轉換效率由12.76%提升至13.99%。

「油」刃有「餘」-新型環保剩食電池

環保剩食電池的成分為剩食、硫酸銅溶液、海藻酸鈉溶液,一般未經處理的剩食易含有油份,容易使電流無法持續,放入盆栽會使植物的毛孔被油脂堵塞導致植物死亡。本組利用磁性化的花生殼粉將存在於剩食中的油份吸附後,再以磁鐵棒去除。如此一來,剩食電池的內部就不會含有油份,吸完油份的磁性花生殼粉亦可以洗淨後重複使用,吸附的油份可另做生質能源使用。剩食電池的電壓及電流不會受到不同種類的剩食影響,剩食電池在接上LED燈泡三星期後,電壓仍有2.0伏特以上、電流下降呈現穩定的0級反應且這樣的電量可以點亮10顆0.02瓦的LED燈泡長達21天,使用完的剩食電池亦可放進盆栽中,做為植物的肥料及養分,充分做到綠色化學原則中的再生、物盡原則。