生活與應用科學科(一)科

本作品結合積木、馬達機械結構與AI技術自製「圍棋AI自動分類機」，將黑白子分類收納解決下完棋後沒人收拾的問題，我們以自動麻將桌概念為發想，設計9項不同實驗，首先以不同裝置測試棋子掉落方式，發現賓果滾筒能有效控制棋子一個一個掉落，其次大量拍攝不同燈光環境下黑白子照片，以Label-Studio進行影像標註，撰寫Python程式訓練AI影像辨識模式並控制伺服馬達轉向，使黑白子依辨識結果正確分類至棋盒。結果顯示「圍棋AI自動分類機」分類正確率高達99%，此外我們也應用於盲用圍棋，協助視障學生收棋，提升下棋便利性與學習意願。本作品不僅展現AI應用於日常生活創意實踐，也呼應SDGs中促進優質教育目標。

全球能源需求日益增加，發展永續且環保的再生能源是當務之急。本研究以「植物發電」為主軸，探討發電與儲電的可行性，期望為綠色能源帶來創新。植物若能有效發電與儲電，不僅具美觀與功能性，更能兼具減碳與供能的綠色解方。 本研究透過系統性實驗，探討不同土壤種類與濕度、植物種類（虎尾蘭、山蘇、黃金葛、常春藤）、混合土壤比例及添加劑（如EM菌、B1維生素、花寶系列）對電壓與電流的影響。結果顯示：泥炭土表現最佳，虎尾蘭電壓最高，虎尾蘭電流最穩定， EM菌能有效提升發電效能。將植物串聯可穩定供電，驅動 LED燈與數位小時鐘，並可儲存至充電電池。 本研究顯示植物發電具實用性與發展潛力，期望未來應用於日常綠能設備為再生能源貢獻新方向。

本研究開發「智慧校園GO」網頁系統，平時提供校園三種策略導引(最短路徑/最低打擾/無障礙路線)功能，當遇上校園霸凌、學生群聚、火災、菸害、陌生訪客闖入監控等緊急事件，則啟動Level 0(最低)到Level 2(最高)的警報分級，通報相關人員、紀錄當下影像或數據，規劃「無障礙」或「最短路徑」進行即時處置。系統採響應式介面(模式切換、模糊搜尋)、地圖箭頭顯示，樓層動畫與實景照片呈現，支援自動起點及模擬定位。後端整合ESP32感測、YOLO 影像辨識，以Dijkstra演算規畫路徑。實測顯示，霸凌警示準確率95%、群聚辨識正確率92%，介面易用性取得4.1/5的分數，而「影像辨識偵測行為」功能取得4.7/5的高分肯定，展現智慧校園GO系統於即時警示與校園安全的實用價值。

為降低車禍發生率並改善行人穿越馬路的安全問題，我們設計出結合人工智慧影像辨識技術的「禮讓行人號誌燈」系統。透過Pixel:Bit開發板的攝像鏡頭進行行人偵測，系統能有效辨識人類與其他物體的差異，當偵測到行人經過斑馬線時，上方的黑色螢幕會亮起警示燈，同時地面斑馬線也會發出燈光提醒，讓駕駛提前注意，主動減速禮讓行人。我們先透過測試不同距離的偵測條件，建立模型，接著模擬實際馬路情境，進一步優化設計。本研究除實作硬體裝置外，也結合AI協作程式，實現完整功能的原型系統，期望能應用於未來智慧交通建設中，提升用路人安全與行人通行品質，讓人工智慧A Eye禮讓行人號誌燈守護你我安全，讓「行人地獄』的惡名不再有！

本研究透過運用AI技術輔助程式設計聲音合成器程式，以探索聲音波形生成與觀察分析聲音頻，實驗透過不同波形振盪器，並調控ADSR參數，與濾波器組合，我們用不同的合成方法，獲得各類樂器聲音的最佳合成參數，再以先前完成的自製樂器加以改進，透過Arduino偵測串聯電阻分壓電路傳遞琴鍵按壓的演奏訊號至電腦，再經由合成器運算合成輸出對應的樂音，藉由選定不同樂器模組實現樂團合奏。在研究過程中，為解決電腦端即時運算合成音色的耗時問題，我們預先合成並暫存不同樂器音色，提升演奏時的反應速度。最終，本研究在開源程式與AI的輔助下開發出一套支援多人即興演奏的音樂合成器系統，提供創新的音樂創作與演出方式，降低傳統樂器練習的成本與噪音問題。

科技課程中木工機具的安全問題備受關注。本研究整合視覺語言模型與手掌辨識技術，即時分析操作時的手部姿態，以判斷危險程度，並可傳遞危險訊號至智慧插座，自動控制機具停機，減少意外發生。其中實驗照片測試集共396張，涵蓋12種手勢與3種環境亮度（750、500、300流明），透過不同提示詞（Prompt1~Prompt6）改善鋸見AI的分類效果。並且最佳模型（Prompt6）在危險手勢的正確率達99.3%，警戒手勢89.8%，安全手勢86.4%，表現高度準確性。此外，手掌距離辨識在500流明環境亮度下的誤差低於0.5公分，可作為系統後端危險狀況停機的重要輔助依據。在教學應用上，系統能即時辨識危險手勢並成功切斷電源，平均反應時間約為170~200毫秒，展現出即時防護的實用性與教學輔助潛力。

我們在生活中有許多共振現象，如：盪鞦韆越盪越高、樓梯旁的欄杆因為風而晃動得越來越快，發出震動的聲響，基於能源轉換，進而開發一款風能共振發電機組。研究分三大部分，首先研究發電機與馬達的科學原理與構造，其二以工程設計軟體RHINO進行3D建模，並導入流體力學的渦漩觀察，能在風場中提升發電效率；其三探究機械結構與風能共振的影響因子，阻風筒、支柱高度、擺盪時的支點比例，達系統效能最佳化。綜上所述，本研究為設計一款提升單位面積發電產能之風力發電機組，透過專題式方法將國中及高中的科學知識進行垂直整合，從而實現創新的綠能科技產品，兼具工程設計及設計藝術學養，具有培育發展綠色能源基礎人才。

本研究探討如何利用學校的落葉、端午包粽子的粽葉、破損L夾等環保替代材料，延長羽球的使用壽命，進一步設計全國第一款再生羽球，並透過「風洞測試、飛行軌跡測試、耐受性測試」進行科學驗證。研究方法包括專家訪談、環保材料篩選、風洞設計、發射器設計、Tracker軟體操作、撞擊設計等。根據我們的研究結果顯示：「粽葉」為修補羽球的最佳素材，在飛行穩定性、飛行軌跡、撞擊次數測試上，都能與完整羽球有相抗衡之水準，粽葉應用於生活中作為修補材料，具有潛在優勢。

近年來流浪犬攻擊野生動物已對環境生態造成威脅，改善流浪犬認養現況勢在必行。本研究開發一套多模態AI快速評估與媒合平台，整合聲音、動作與圖片資料進行分析。系統流程包含：建立多模態資料庫、 以梅爾頻譜與 DeepLabCut 擷取動作特徵、分別訓練CNN 聲音模型（準確率71%）與LSTM行為模型（62%），最後再以整合評估模型進行友善度與敏感度等量化指標評分；接著透過串接雲端介面，可自動輸出認養評估報告並即時給出媒合建議。研究首度將多模態深度學習導入流浪犬情緒評估並串接領養流程，期望透過科技減少棄養、降低流浪犬對野生動物的威脅，並促進人犬共融。

本研究的目標是做出空氣清淨器來改善空氣品質，我們利用防霾紗網及活性碳濾棉自製濾網，並透過等離子產生器將等離子注入空氣濾網內部進而過濾懸浮微粒、甲醛及總揮發氣體(TVOC)等有害物體，透過實際在前鎮漁港、台電南部發電廠、左營區某國中、林園區大林發電廠實地測試清淨機的清淨成效如下: ．前鎮漁港：PM2.5改善率33%；PM1.0改善率28%；PM10改善率31%。 ．台電南部發電廠：PM2.5改善率29%；PM1.0改善率23%；PM10改善率28%。 ．大義國中：PM2.5改善率30%；PM1.0改善率22%；PM10改善率26%。 ．大林發電廠：PM2.5改善率59%；PM1.0改善率58%；PM10改善率55%。 我們也自製壓克力觀察箱，從中探討等離子、負離子及水霧清除TVOC、懸浮微粒的成效，並透過HEPA濾網、活性碳濾棉、各種紗網、熔噴不織布等濾材來進行過濾實驗並找出較佳的組合，從而製作出環保又經濟的空氣濾網。期望空氣清淨機可以成為教室的標配，讓大家在安全的室內環境中學習。