全國中小學科展

高級中等學校組

機車智能防鑰匙反鎖系統

最近幾年隨著全球科技的進步以及變化,漸漸的我們已改變了我們的生活方式,讓我們用有更便利的生活,而因為這些生活上的變化,我們應該更進一步省思想想未來除了被動應對這些科技所帶來的進步之外,台灣還有哪些東西是可以讓我們可以去研發並解決生活中的困難的?而我們這次製作的科展作品《機車智能防鑰匙反鎖系統》,是利用現在很流行的Arduino來編譯程式,以及搭配應用很廣泛的RFID一起結合出的產品,而本次研究宗旨是想要在未來全世界上,所有的機車騎士都不用再煩惱鑰匙不小心掉入車廂的狀況。

原始點解決了角度偏心之研究

車床實習課程中,「角度偏心」技能於教科書資料不多,網路查尋資訊亦少,而此難度高技能所製作產品是迴旋轉直線運動曲柄軸機構所應用。 原始點分析為一種創作情境思維模式,此模式起源於問題產生時之因果關係。專題理論發想源自夾持偏心軸系定位關係及幾何學中「圓」切線性質。此發想讓我們研擬出兩項車製角度偏心核心調校關鍵技術;一是夾頭夾持軸系與工件維度所在軸系定義;二是工件量測位置定義。 依二項技術需求,本組設計出一套輔助定位模組;且經由實驗證明此模組貢獻度是解決車床角度偏心調校問題及對曲柄軸達成簡易快速定位角度量測功能。效度上明顯已達突破性調校應用。對於車床加工人員,提供調校操作簡易方便且精度控制顯著性高的選擇。

探討各類型焚風之特性及其成因

本研究初探1961~2020年東部高溫事件時,發現中央氣象局歷史最高溫事件列表中,臺東創高溫紀錄多為焚風所造成,便欲深入探究。首先利用大氣水文研究資料庫提供之各測站數據,篩選出臺東、花蓮及臺中之焚風事件,並依焚風類型、時期、不同地區等因素作分類,比較並探討其成因。 經研究可知,三地區的焚風類型多為非伴颱焚風,且臺中地區發生次數最多;伴颱焚風則是臺東地區的發生次數居冠。此外,臺東的各類型焚風於各時期之平均持續時長皆為三地區最長。不同類型焚風於各地區發生次數及持續時長之差異,與臺灣附近之天氣系統存在密切關係,故隨著各時期天氣系統的變化,影響亦隨之改變。

旋轉翼緩速安全飛行器

在生活當中我們時常會發現,飛機因為場地跑道不足而無法順利起降,或是航行時有許多不確定因素而不敢搭乘。本研究主要探討為:旋轉翼飛機是否能成為短距離起降之創新飛行器。在這研究過程中,主要是採用旋轉翼產生向上升力(向下推力),並同時探討導風板數量多寡對於飛行穩定性的影響。最後,我們從實驗數據中找出黃金比例來設計飛機模型,再安裝電子加速度計陀螺儀及其他飛行安全裝置,使旋轉翼無人機在天空中能以平穩的姿態飛行,有效縮短了起降跑道距離,打破一般人對於現有飛機所既有的認知。

基於影像風格轉換之資料增強

本研究利用影像風格轉換模型作為資料增強的方法,將原始資料集中的影像轉換成不同風格,以增加訓練資料的多樣性。為了驗證使用此方法的有效性,本研究進行了兩個領域的實驗,分別是:(1)物件辨識模型在不同天氣時間的街景圖上的表現,(2)胃腸癌中的腫瘤檢測模型在不同染色結果的組織圖上的表現。結果證實使用風格轉換模型生成的影像訓練的模型的準確率在某些情況下有顯著的提升。此方法的優點在於能夠快速產生多樣風格的資料,由於是對影像的風格做轉換,影像的內容沒有改變,因此能夠沿用原有的標籤,同時節省了蒐集及為新影像標籤的人力及時間。

櫻桃紅蟑螂躲避行為與群體關係

本研究想了解櫻桃紅蟑螂對遮蔽物的選擇行為,以及族群數目是否影響躲避的情形,最後延伸至蟑螂的結伴行為。因此設計以直線與Y型跑道來探討櫻桃紅蟑螂群體種種行為模式的實驗。 研究發現,櫻桃紅蟑螂在進入新環境後進行躲避所需時間與群體大小之相關性並不大,在熟悉環境後則與群體數目有較高相關性,且隨著熟悉程度越高則關聯性越高,而對環境產生高度熟悉的群體中,群體數目越大,選擇遮蔽物所需時間越長。另外,對於居住環境的選擇上,其偏向選擇舊有環境,表示其對巢穴有趨性。最後,關於結伴行為的探討,發現其會形成二至九隻不等大小的群體,且以各群體為單位共同行動。

設計與合成活性螢光探針應用於硫化氫之偵測

本研究設計出一款新型偵測硫化氫之螢光探針,螢光主結構選用BTIC,以疊氮基偵測硫化氫,利用側鏈將探針帶入粒線體。本實驗已合成出BTIC-N3和BTIC-N3-2,並透過NMR氫譜確認獲得目標產物。利用UV燈及螢光光譜儀證實兩款探針對於硫化氫的偵測能力並且兩款探針在10分鐘內皆可顯現出最高螢光強度,且BTIC-N3-2具較佳的螢光效果。此外,在選擇性測試中,加入硫化氫的探針產生之最高螢光強度約為其他試劑的9倍,確認了探針對硫化氫的高度選擇性。最後,我們預計將探針實際進行生物顯影,做多個結構顯影的比對。希望此款螢光探針除硫化氫偵測外,還能夠進行生物機制探討或疾病細胞篩選的應用。

是在「秋」什麼!─探討秋老虎特性及與其他天氣狀況之關係

本研究探討秋老虎發生與各天氣現象的關係和臺灣秋老虎形成原因。我們首先參考各國對秋老虎現象的描述和民間資料,自行規定出秋老虎的定量定義,並且歸納出臺灣北中南東四地區在2013年至2021年之間所有曾發生秋老虎的時段,並分析秋老虎前後降雨量、溫度、氣壓等因子與秋老虎各項性質的關係,及觀察秋老虎發生初期之地面天氣圖以歸納出秋老虎發生之原因。 研究結果顯示:2014、2017年為秋老虎發生總天數之高峰年。在秋老虎發生前通常會短暫下雨,而秋老虎發生期間則維持乾燥。秋老虎發生期間相較於整體秋天趨勢通常為高溫高壓之狀態。最後,秋老虎發生原因主要為高壓、低壓、颱風所造成,而此三種天氣因子也可能同時存在相互干擾。

移探究竟―關於數列前移的探討

本研究針對2022IMO的第一題進行探討,即將兩種相同數量,不同材質的球排成一列,選中其中一個位置的球並將該球與其旁邊相同材質的球移至最左,找到特定的球數與選球方式,使得無論如何排列,皆能在移動後使最左的n顆球皆為相同材質。我們發現只要數列在進行操作時格數持續減少,即可達成條件。因此,我們先找到無法在進行操作時使格數持續減少的情況後,再證明其他情況皆可使格數持續減少,就可以求得解。在發現此規律後,我們針對原題進行推廣,例如將球的種類數推廣至m種、各類球的數量不同、多排數列並列……等情況。

探討霧的散射光

本實驗利用光譜儀測量煙霧和水霧的散射光,探討當煙霧與水霧濃度、與煙霧距離、與煙霧和水霧夾角不同時,散射光的特性與能量變化趨勢。結果顯示,同光源下,水霧濃度越高,散射的能量越強;且不論在煙霧還是水霧中,波長越短,散射光強度越大。同濃度下,與煙霧距離越遠,散射光強度越低,其強度與距離平方的倒數成正比。同濃度下,散射角度越接近0和180度,散射光強度越大;散射角度越接近90度,散射光強度越小。