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探究精神獎

"粉"飾太平~探究不同粉漿之抗震表現

車子行經水泥路面或地面減速帶,常因強烈振動而帶來極不舒服的顛簸感。我們將「非牛頓流體」及「水泥沙漿」以不同比例調製出“另類粉漿”,製成具有抗震效果的減速帶和腳踏車道,以解決行路難平的困擾。 首先,我們找出非牛頓流體特性明顯、且表現穩定的濃度3:2玉米粉漿,和水泥沙漿以八種比例調配,除以彈力球施測;並將粉漿製成減速帶,以可調速動力車探究粉漿之振動表現;甚至自製300公分長的粉漿腳踏車道,進行實車測試,證實調配比例「5:1的混合粉漿」抗震表現優於水泥沙漿約2倍以上。若能將此另類粉漿應用到防撞條、運動遊樂場地的防撞墊、工廠機器的防震墊、步道的透水磚等,不僅提昇生活品質,更能減少對水泥的依賴及汙染。

尤拉線平行兩定點線段的所有解探討

本文先確認尤拉線平行△一邊的條件為tan⁡α∙tan⁡β=3,再針對直線L同側的兩定點A、B,探討∥(AB) ̅的公式解,過程中用到K值曲線凹性判定及此曲線的最小值N和3的比較,提供是否有解的探討依據。確定尤拉線∥(AP) ⃡、(BP) ⃡的存在性及解的公式後,發現最多有一解。對直線L異側的兩定點A、B,最特別的是在∥(AP) ⃡、(BP) ⃡時,最多可得三個解。最後轉換變因,將定直線改成動態直線,用以觀察滿足條件的P點軌跡。 當解的數量依A、B兩點的擺放而有所不同時,本文將判別式圖形畫出來,讀者可在所要的不等式區塊內取得t、b資料,畫出所要的圖形。最後作者針對所要平行的對象設計專用的兩條直線,讓讀者依序選定A、B後,可輕易地畫出∥(AB) ̅、(AP) ̅、(BP) ̅的P點解,且同異側皆可,甚是有趣。

薑黃粉對水濂式蛋雞後期之影響評估

本研究主要探討添加0.5%薑黃粉對水濂式蛋雞在產蛋後期的影響,選用伊薩蛋雞分成三組,分別在飼料添加薑黃粉、沙拉油,與對照組一起進行實驗,計算每組產蛋率並分析蛋黃類薑黃素、蛋黃顏色、蛋黃指數、蛋白高度、蛋重及雞隻乳酸去氫酶(LDH)活性。產蛋率試驗中發現,薑黃組產蛋率高於其他兩組;而蛋黃類薑黃素試驗發現,添加薑黃的雞蛋薑黃素含量較高;蛋黃綠環化試驗則發現薑黃組的顏色偏淺,推測薑黃粉可延緩蛋黃膜弱化;在蛋黃顏色試驗中發現薑黃組對於L*、a*、b*值高於其他兩組,推測薑黃粉會影響蛋黃色澤;蛋黃指數、蛋白高度及蛋重試驗則發現,薑黃組相較於另外兩者皆無顯著差異;另在LDH試驗中發現薑黃組低於其他兩組,但未達顯著差異,推論添加薑黃粉可降低LDH活性。

機不可失,有影否?

本校距離桃園國際機場相當之近,又剛好位於飛機降落的必經之路,時常見到影子從校園中經過,在如此得天獨厚的環境之下,可用太陽的仰角再配合二年級學到的畢氏定理進行飛機高度的計算。 本研究係用兩次的畢氏定理,先將飛機影子和觀測位置做一次畢氏定理後,再配合太陽仰角與地面形成的三角形做一次畢氏定理可求得飛機的高度,並與flightradar24比對當時的GPS高度。 研究結果顯示,用此方法算出來的飛機高度,與實際GPS顯示的飛機高度相當吻合,甚至達到精準的程度。

星際任務

在一座太空基地外,有10個等距離的衛星站排成一列(如圖一)。現有10個太空人分別前往相異的衛星站執行任務,他們從基地搭乘飛行船一同前往,但飛行船只能降落一次,所以有些太空人還要再利用推進器才能抵達要到的衛星站。當太空人向外太空方向(向外)移動一個站距,推進器要耗能5根燃料棒;向基地方向(向內)移動一個站距,推進器要耗能2根燃料棒,那麼飛行船要降落在哪一個衛星站,才能使這10個太空人的總耗能最小? 我們將上述推進器向外、向內的耗能及衛星站一般化,並改變情境,亦即並非每個太空人都要搭飛行船抵達衛星站,也可以只靠推進器抵達;或者並非每個衛星站都有任務要執行,可以只有某幾個衛星站需要太空人前往執行任務。

孟母三遷—異葉水蓑衣異形葉解剖特徵及浸沒適應實驗

本研究分為異葉水蓑衣葉之觀察、激素處理及浸沒生理測定及軟體模擬四大部分,探討葉形變化對浸沒適應的關聯。葉之觀察方面,羽狀葉及卵形葉無普遍的特徵,浸沒葉及未浸沒葉解剖特徵差異大。激素處理後新生葉形沒有改變。浸沒生理測定方面,發現羽狀植株發展出通氣組織、根部成長率較高,然而其MDA含量較卵形葉植株高;卵形植株未發展出通氣組織,明顯抽高,實驗後兩者的過氧化氫累積及總葉面積成長率無顯著差異。最後,以軟體模擬葉片在流體中所受壓力,羽狀葉鋼體模型在高速水流下所受機械壓力較大。期待增加對於兩棲植物適應水機制的理解,並於日後應用在減少農作物因降雨變化劇烈導致收成受損的情況。

「鮮」度之計在於「色」~牛肉吸光度及顏色檢測裝置研發

本研究藉由牛肉新鮮度下降會引起顏色變化的機制:肌紅蛋白莫耳吸光度波形在527nm處相交,其固定濃度下總吸光度為定值;在572nm處可測出總吸光度隨變性肌紅蛋白所佔總體比例的增加而下降,開發出檢測裝置作為鮮度計。以D1 mini整合2種單一波長527nm,572nm LED為光源,及BH1750光照度計量測入射光量和透射光量。並以MicroSD卡記憶模組紀錄,計算肌紅蛋白變化率Mb%,來判定牛肉新鮮度。再改進光源為高亮度晶片型LED,縮小體積和TSL2561光照度計模組,運用反射式的偵測不需破壞肉品,加入OLED顯示模組立即顯示計算結果,並由使用者按鈕主控檢測,改善使用者經驗。能有效協助消費者檢測出已超過保存期限牛肉而未敗壞者,可減少食物的浪費,並且可避免誤食敗壞的牛肉引發中毒損及健康。

以人工智慧分析眼白影像和黃疸的關聯性

● 研究動機:黃疸為常見肝臟疾病表徵,對於偏鄉缺乏醫療的環境,民眾與醫師需有方便的篩檢設備。 ● 研究目的:利用眼部照片以多元迴歸方程式、深度學習,建構眼白顏色與黃疸程度的預測模型。 ● 研究設備及器材:與中國醫藥大學合作,取得354張眼部照片與膽紅素值,利用Python撰寫程式進行人工智慧運算,及利用Excel 的迴歸工具進行多元迴歸方程式推導。 ● 研究過程:以程式擷取眼白像素,進行多元迴歸分析並推導出預測方程式,同時進行深度學習,計算預測率,並以APP成現。 ● 研究結果:多元迴歸分析得預測率約為45.5%~57.8%,深度學習則可高達88.9%~99%。 ● 結論:我們成功以深度學習根據眼部照片預測黃疸的嚴重程度。

猜猜我是誰?用腦波「想」就知道! 結合腦機介面生物辨識的智慧家庭系統

我們撰寫腦機介面程式,用低成本單電極的腦波儀讓智能車移動,實驗後發現專心度會隨著訓練而提高;在過程中看出每個人的腦波好像都不相同,所以嘗試從大量又凌亂腦波信號中萃取到四種有用的統計特徵值,再用近鄰演算法做生物辨識,正確率達到九成七以上,並實做出創新有趣具腦波解鎖應用的智慧家庭系統。此系統運用圖形的mblock、程序的C和交互式的Mathematica等程式語言,特色包含可傳訊息到手機上的緊急救難LINE通知功能和中文語音合成功能。設計出固定式的跌倒偵測和一氧化碳偵測裝置,與整合各種元件的腦波可控智能車,能自主偵測環境指標和災害意外指標並能適時提醒。我們相信唯有探索最難破解的大腦祕密,才能朝向直接用腦訊號控制和意識交流的方向前進。

玩美教室-綠濾植物好療癒

學校附近有煉油廠的大煙囪,隨風飄來的PM2.5是健康隱憂,所以我們自製主動抽氣式綠牆,以了解室內栽種綠色植物是否有助於改善教室空氣品質。研究後得到的重點有: 一、利用滯塵力佳的五種室內植物及廢棄課桌,自製主動抽氣式綠牆,既環保又能美化教室。 二、相較於密閉空間的PM2.5自然沉降,在主動抽氣式綠牆中放置非洲菫、嫣紅蔓、波士頓腎蕨時,能更快降低教室中的PM2.5濃度。 三、加快風速能讓主動抽氣式綠牆中的波士頓腎蕨有較好的吸附PM2.5效果,提高光照和使用霧化器加溼葉面的影響則不顯著。 四、在主動抽氣式綠牆中放置波士頓腎蕨,在4小時,風速2.8m/s,光照1840Lux,並使用霧化器適時加溼葉面的條件下,跟緊閉門窗後讓PM2.5自然沉降相比,PM2.5下降率可增加32%。