第57屆--民國106年

研究主要的目的在設計一套能透過物聯網智慧調控的植物栽培箱系統，並比較人為光照及水耕種植和自然日照及土耕植物的成長表現。 實驗結果MotoduinoU1微處理器可以幫助我們解決問題達到智慧監控的目的。透過我們所學過的圖形化介面程式設計語言控制微處理器延長植物生長所需要的日照時間週期。LED成長燈解決植物所需的紅、藍光波促進生長；智慧調控植物生長最適的溫濕度以及自動補充水耕液的不足；更可以利用WiFi模組發揮物聯網的精神，隨時將監控的資訊上傳到網際網路，方便隨時監控植物栽培箱系統的運作。 透過不同感應模組的組合客製化智慧監控植物栽培箱系統發揮動手做創作的精神達到環保永續的應用。

茄科植物在農業生產與科學研究上皆非常重要，但卻極易因病菌感染而造成重大損失，這包括具全球重要性卻苦無有效防治方法的三種病害：青枯病、灰黴病及番茄疫病。印度梨型孢菌是植物根部內共生真菌，其寄主範圍極廣，且可增強植物之生長與抗逆能力，但此共生真菌是否可促進植物抗上述三種重要病害則未知。本研究利用模式植物圓葉菸草作為試驗材料，建立了高效印度梨型孢菌感染系統。本研究發現，雖然印度梨型孢菌感染菸草根部後對植株生長並無明顯影響，初步病害試驗結果顯示，與此菌共生後會誘發植物內部產生全株訊息傳導，因而加強了菸草對抗上述三種嚴重病害之能力。我們預期這些重要的初步研究結果將有助於近一步的研究發展與農業應用。

在前人的研究中，我們得知保衛細胞只作為控制氣孔，藉此使植物氣體交替，不過，在本實驗中卻觀察到保衛細胞在不同條件下，隨著溫度以及土壤濕度的提高，氣孔會為了避免表皮細胞相互擠壓而縮小，而在保衛細胞完全失水的情況，氣孔會呈現幾乎關閉，且植物葉片會向下表皮彎曲，使我們證明了保衛細胞的開闔確實有調控葉片形狀變化的功能。而我們也根據實驗結果推斷出保衛細胞能以開闔氣孔避免表皮細胞因環境因素而互相擠壓，且仍會預留縫隙來緩解葉片的變形，更讓我們了解保衛細胞其實不只有控制氣體交替的功用，也默默地接任伸縮縫，以物理的性質保衛了植物。

2D與3D間的轉換一直以來都是重要的科學問題，其中從平面投影建構3D模型的方法及策略是其主要的研究方向。一般而言，會使用坐標系轉換的方法，需要仰賴電腦的運算能力來完成大量的計算。我們在想是否能夠找出更有效率的策略，希望以更少操作建立3D模型。此方法將根據當前的狀況來判定最佳的下一步。我們選擇凸多面體，尤其是柱、錐體，作為研究對象，並對各種情況進行分析。此研究中探討了完全還原立體所需之條件，以及還原柱、錐體下的最佳與最差狀況，最後提出對於特定情況下的還原策略。儘管並沒有找出方法來解決所有情況，但本文中已導出一部分的結論，希望未來能夠研究更複雜情況下的還原策略。

研究本校足球門積水原因，並到台灣各地蒐集土樣，透過土樣加水實驗、篩分析實驗、土樣崩落實驗及土樣排水實驗，獲得以下的結果： 一、土壤是包含固體顆粒、水與空氣的複雜物質，而且各蒐集地點的差異性大。 二、土壤滲透性受土壤顆粒大小影響，土壤顆粒平均粒徑愈大，滲透性愈好，排水性愈佳。 三、土壤因水滲透產生的沉陷量受土壤顆粒大小影響，土壤顆粒平均粒徑愈大，沉陷量愈小，支承能力愈佳。 四、土壤崩落的斜坡角度(摩擦係數)受土壤顆粒大小影響，土壤顆粒平均粒徑愈大，斜坡角度(摩擦係數)愈大。 五、建築物建於砂土層或石子土層上，比建於黏土層上安全並且比較經濟。 六、石子比砂子更適合做擋土牆後側的回填(填充)料。

為瞭解機翼與風車運轉間的關係，展開一連串的探索之旅，整個研究包含三個部份。首先，為了找出最佳的機翼外形，我們自製風洞並且觀察風洞風速的特性，再從傳統到現代的機翼找尋靈感，從距離出風口遠近、機翼攻角角度、機翼寬度、機翼漸縮比與機翼後掠角度來探討運轉效能，發現機翼漸縮比6:2後掠20度角機翼運轉圈數最多。 接著，研究修改機翼結構提昇運轉效率，模擬下降襟翼角度的方式來提高升力。一開始並不順利，經過修改襟翼擺放位置、增加機翼內斜角、用塑膠板遮住空隙增強「康達效應」使機翼運轉圈數再提昇。 最後，我們發現發電效能受運轉圈數多寡影響，而且相同圈數下三機翼比二機翼效能高。此外，在運轉的過程中噪音會隨著攻角增加而增加。

本科展專題將嘗試製作出電子琴，並且對電子琴製作的歷程進行記錄。電子琴將擁有一個控制介面、一個鋼琴鍵盤、一個自製鍵盤、以及一張以MIDI為基礎的音效卡。以Arduino Mega 2560製作，效能強大。 使用3.5mm接口將音源信號接至喇叭之後，您只要照著習慣彈奏鋼琴，便可以彈奏出數十種的樂器（意即不單單只有鋼琴聲可以演奏）。 設備也會裝置一具有LCD顯示器的機板和按鈕，使用者可以透過編寫得來的簡易人機介面，隨時對設備進行調整。 該設備可以連接上電腦，進行協同運作，給予使用者更為進階的功能。而相反地，設備應該也要能夠單機運作，並不需要完全依賴外部進行電力供應或是資料輸入。

本研究延續「使用機械手臂實現黑白棋之人機對弈」成果，改進四個部分：(一)研究使用UCT演算法讓機器人透過不斷對弈及學習，找到獲勝的方法；(二)使用 AI 伺服馬達改良機器手臂的穩定度及精確度；(三)使用白平衡及直方圖拓寬改善提高色光變動的容忍度；(四)將6*6棋盤改為正規8*8棋盤，實現自動取子機制。第二代機械手臂大幅改善手臂準確度，成功率從85%提升到100%。影像處理採直方圖拓寬有效改善環境色光變化造成的誤判。而人工智慧方面，使用遊戲樹第四層加UCT演算法所結合的AI，與遊戲樹第四層對弈，在調整UCB公式的C參數後，最快可在第9個棋局的學習，便可持續獲勝達到100%的勝率。整體經測試25賽局完整完成有18次，完成度達72%。

本研究係用「數列命名的方法」作為骨幹，解決或簡化多方塊(polyominoes,也稱作 連方圖形)的相關問題。「數列命名的方法」 係指將多方塊的邊長連續寫成數列。為解決使用「數列命名的方法」遇到的問題，目前建立了一套系統、技巧，可將Polygon，旋轉、鏡射、合併等等，在此專門用以處理多方塊相關問題。 研究發現此方法可以解一些多方塊的問題，例如多方塊的種類、任意的多個相同的多方塊是否可以填滿(嵌滿)矩形(平面)。對於計算多方塊數量問題，可分為兩部分探討，一是多方塊的形的個數，二是單一多方塊的形其中含有多少多方塊，本研究主要探討此二部分的特性，並簡化運算結構和找出個數範圍。

自然課上到大地的奧秘時，了解雨水會沖刷地表，到底影響程度如何呢？於是我們採集河流中游和下游砂土進行相關研究，結果得知： 一、河流中游三地門砂土顆粒比下游高屏橋下的顆粒大、較粗糙，形狀多是橢圓、稍有稜角。 二、下游高屏橋下砂土顆粒小，降雨後砂土彈跳數量及高度都遠高於中游砂土，滲入砂土中的水量則少於中游砂土，下游砂土滲入的水比較混濁。 三、模擬連續降雨及間接降雨實驗得知：剛降雨時，砂土乾燥，降下的雨水被砂土吸收，等砂土都濕潤，接下來的降雨就快速的往下滲入，滲水量變多。 四、模擬修剪植物枝葉的實驗得知：降雨後保留枝葉植物組滲入砂土中的水量多，砂土彈跳數量及高度則少於修剪枝葉的植物組，達到有效水土保持的作用。