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探究精神獎

天然花青素光交聯複合水凝膠支架之3D列印研究

本研究利用天然花青素作為光交聯劑,成功製作出低毒性的光交聯水凝膠,並可利用3D 列印技術,應用於生醫領域三維支架。 於不同比例的甲基丙烯酸明膠及甲基丙烯酸透明質酸中分別加人花青素或光起始劑 Irgacure2959,並使用365 nm波長紫外光作為交聯光源以製備複合水凝膠支架。 利用NMR、FTIR、SEM及溶脹性、降解性、攀附情形測試,確認分子結構及材料特性分析。體外試驗進行細胞相容性測試,結果顯示加入花青素的光交聯水凝膠對細胞的毒性遠低於添加I-2959的。最後使用3D列印機將花青素光交聯水凝膠堆疊列印成三維支架。本研究顯示花青素光交聯水凝膠未來可成為生物3D列印的原料,應用於組織工程領域。

看得見聲音?—以傅立葉轉換應用聲紋辨識及判讀警示音訊息

沒注意到警報聲往往使人錯過黃金逃命時間,對聽障者或聽力衰退的老人而言,更是不容忽視的問題。本研究嘗試編寫辨識說話者程式,先用人聲找出辨識特徵方法,以傅立葉轉換得到音檔頻率,再用兩種方法擷取特徵來辨識說話者,得知不同參數對準確率的影響,進而實際應用於辨識警示音。 本研究錄製資料庫和測試資料音檔,建立說話特徵後,分析測試資料特徵,與每人資料庫特徵做比對,判斷說話者是誰。結果顯示,一個音檔中取出越多頻率為特徵對準確率沒有明顯影響。將音檔切為小段分析,對準確率影響較明顯,且每個小段音檔長0.02秒到0.05秒有最高的準確率。找出合適的變因後,在辨識警示音上準確率達100%,並將以Arduino連接LED與LCD螢幕,讓聽障者看得見聲音。

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。

探究雲滴成長過程是否具潛在的規律

本研究以微觀與整體的視角忖度雲滴成長過程可能的性質,得出極為矛盾的臆測。而筆者閱覽相關文獻,發現此問題意識並無太多學者研討,決定參酌前人的方法,以水氣凝結於壓克力板的現象模擬大氣成雲滴過程,並以統計方法推論雲滴成長過程的性質。發現各個雲滴的成長機率雖不相同,可是整體的演變趨向穩定。希望本研究結果對於相關研究的學者有所助益。

「深」不可「測」——紅蓮燈魚3D座標重建與智慧管理系統

考量養魚業者未必能隨時隨地監控魚群的活動情形,因此本研究利用YOLOv5的視覺辨識模型及Deep SORT多目標追蹤演算法進行魚群的座標定位及移動追蹤,開發出一套「智慧魚缸管理系統」,我們分別使用600、150張魚隻照片作為辨識的訓練集與測試集,其結果準確度平均高達99.99%,進一步利用兩鏡頭拍攝的視差以及司乃耳定律所得折射公式重建出魚群中每隻個體的3D座標,再根據個體座標的變換計算其活動量,並推論其可能的行為活動,同時以三維動畫模擬出魚群在魚缸內的即時狀態,此外我們選用OpenCV的輪廓偵測函式,計算個體的側視面積,由此觀察魚隻的成長情形,最終將上述各數據寫入MySQL資料庫作統計分析,當發生特定事件時,將透過Line Notify傳送訊息及時通知業者處理。

大蜆神威-初探蜆在魚菜共生系統中的應用

本研究透過文獻探討與訪談後,透過開發黃金蜆的功能,期望建構一個能在校園水生池進行的永續蜆魚菜共生系統,透過實驗與文獻得知,一個50000公升的校園水生池蜆魚菜系統,等同於一棵成年樟樹的固碳量,且通過實驗可知,若通入二氧化碳,還能提高蜆的存活率;即便死去的蜆殼也能成為土壤改良劑改善校園種植環境;使用蜆殼也能燒製成市售的蔬果清潔劑。此外,本研究亦針對虹吸系統、二氧化碳發生系統、水耕植棉進行改良,提供未來相關實驗與校園種植參考利用。

腸道菌對黃斑黑蟋蟀社會互動行為影響之研究

腸道微生物能透過菌腦腸軸影響神經系統,改變生物認知行為。本研究以不同食物餵食黃斑黑蟋蟀,探討飲食差異及腸道菌改變,對蟋蟀社會互動行為的影響。我們以高碳水化合物、高纖食物、高蛋白食物餵食蟋蟀,以蟋蟀獨處、求偶、示威鳴叫的聲學分析探討其社會互動行為的差異,再以蟋蟀糞菌、腸道菌混合食物餵食,分析糞菌與腸道菌對蟋蟀社會互動行為的影響。研究發現1.食物會影響蟋蟀的社會互動行為,食用高碳水化合物蟋蟀有較高的存活率與高品質的社會互動。2. 食用高纖食物蟋蟀呈現同類互食及較低的社會互動。3.腸道菌移植策略能改變蟋蟀的社會互動行為,腸道中所分離出的植物乳桿菌對翠玲瓏與高蛋白組蟋蟀腸道產生作用,改善其社會互動行為的品質。

戀家的費波那契

本研究將費氏數列F(n)前n項賦予正號或負號,再從第1項累加到第n項,找出過程中依次累加後的絕對值之最大值,並將這些最大值的最小值(最短最遠距離),寫成數列M(n)。經由R軟體運算的結果,我們找出一種可走出最短最遠距離的規律性走法,並推得每六項相關之數列M(n)與F(n)的關係式。 接著推廣至類費氏數列F'(n)(F'1=s,F'2=t),分成s = t、st 三種情況來討論。當s=t=m時,則新關係式恰為原關係式之m倍。當st時,則隨著s值所在區間的變動,會影響M'(n)與F'(n)的關係式。 最後延伸至廣義費氏數列F'(n)(F'(n+2)= p*F'(n+1)+q*F'(n),s=t=1),分成p=q、pq 三種情況來討論,並推得每六項相關之數列M'(n)與F'(n)的關係式。

結合熱感應的寵物訓練機

在多數有毛小孩陪伴的家庭,訓練寵物大小便的問題至為重要,足以影響主人的生活品質。本研究的寵物訓練機以操作制約為理論基礎,透過監測寵物可否在正確位置如廁,再以語音及食物獎勵,強化在正確位置如廁的行為,讓主人可以在機器的輔助下,順利完成寵物的訓練。為辨識排泄物是否在正確的位置,採用熱影像攝影機辨識環境熱源,擷取前後兩張熱影像的差,找出有降溫特性的物體,藉以確定寵物排泄物的位置,準確率將大幅提高。當寵物成功在正確位置如廁時,訓練機立刻啟動獎勵,以樹莓派啟用語音獎勵及藍芽控制零食桶給予獎勵,寵物便可以不用主人親自訓練,便可以達到訓練寵物在正確位置排便的目標。

數位彩色參數測量溶液性質

本研究探討溶液顏色與色彩參數RGB 值關係,在測量裝置開發上:光源上採用平板螢幕發光,讓試管色彩數值均勻,也可調整入射光強度與種類。在容器上,以方試管改善圓試管的不均勻吸收。以五層(長)試管,驗證多層數、高濃度,對應RGB 值會規律下降。所設計的裝置與手機 colormeterapp方法,可即時、簡單地測量方框內色彩參數平均值。以上設計已成功提供有色化學反應研究。 以此新設計,研究6 種指示劑酸鹼變色,將指示劑分類,並找出分子結構與 RGB 值關係。也成功應用在化學反應速率測量上。這發展出的方法裝 置,能應用在生活上,藉由將色彩變化定量,來解決許多問題。