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團隊合作獎

太陽活動與台灣周遭海域表面海溫之關聯

本研究探討太陽活動極大期與極小期臺灣周遭海域海溫與太陽黑子數的關聯。將極大期與極小期次年的海溫依季節分組,分析各季海溫距平與太陽黑子數的關聯。發現在太陽活動極大期次年的冬季與秋季,臺灣海峽區域表面海溫與太陽黑子數的關聯最顯著。推測係因在太陽活動極大期時西伯利亞高壓強度改變,導致臺灣附近的季風強弱產生變化,進而使臺灣海峽表面海溫與太陽黑子數較具關聯性。將極大期與極小期次年的海溫數據依各月分組後,發現結果大致與前述研究相符,但能發現許多依季節分組無法觀察到的現象,例如關聯性較高的海域範圍常呈帶狀分布,應是受洋流流向影響所致;在太平洋西部海域,具顯著性區域常呈團狀分布,顯示應與渦旋的生成及移動有關。

基於影像識別與感測裝置之坐姿偵測輔助系統

本研究旨在開發一套系統,判斷使用者是否久坐與使用電腦的姿勢是否正確,並即時提供回饋。此坐姿輔助系統僅需使用電腦內建視訊鏡頭以MediaPipe BlazePose影像辨識模型抓取上半身節點資訊,並透過雙腳穿戴micro:bit感測裝置取得腳部三維加速度值。研究者蒐集各年齡層不同姿勢下的數據,討論其差異並計算F-score值以訂立閥值,判斷使用電腦的姿勢。同時,研究者運用PyQt套件建立使用者介面,使得系統能夠進行個人化設定,並即時地提供回饋。相較現有研究,本研究所提出之系統更輕量化、方便使用且成本更低。

Dove之戰-探討不同植物汁液在酸鹼條件下的顏色變化與作用

本研究研發出最適植物萃取液配方:洛神花3滴、黑豆1滴、紫莢長豆2滴、紫色高麗菜2滴與蝶豆花7滴。建構出具穩定性、連續性與高辨識度的天然酸鹼色階圖卡,於pH1~14範圍內產生自然清晰的協同變色反應,顯色漸層分明,辨識度高,成功取代市售指示劑。 探究初期以水萃法提取植物色素,觀察其顏色與稀釋後的色彩變化;接續將各萃取液滴於 pH2~13標準溶液中,運用電腦影像軟體分析RGB色彩參數,量化其變色趨勢。 探究發現,市售指示劑於全pH範圍內的顯色反應缺乏連續性與辨識度。因此更進一步評估植物色素間的協同效應,調整配方比例,提升色階表現整體性。最終優化配方具清晰的變色反應,整體效能優於市售指示劑,展現教學與綠色化學之應用潛力。

角格織網-探討角格矩形中對角封閉區的角格數變化

本研究目的為在相同的等腰直角三角形密鋪而成的矩形中,若從右上角頂點分別往左與往下移動數格,及左下角頂點分別往右與往上移動數格,再分別從左下往右上連接2條直線,並將這2條直線拓寬成一個封閉區域,則此對角封閉區域T會經過幾個三角格呢?先從左下角至右上角的對角線會經過的三角格開始觀察,發現經過的三角格數量與矩形長邊、矩形長、寬邊的最大公因數有關。接著將對角線有規律的拓寬成不同的封閉區域,並將經過的三角格用相異的顏色區分,用逆向思考的方式,把矩形中的三角格總數減去2直線經過的三角格數量,順利找出計算公式。最後我們也用相似的概念順利找出另一方向對角封閉區域H的計算公式,讓整個研究更為完整。

探討PVC對蚤狀溞生理、生殖及DVM的影響

微塑膠在自然環境中普遍存在,甚至被生物攝取後進入食物鏈間傳遞。由於水蚤族群敏感性高,常作為監測水域環境變化的重要指標。我們以不同PVC濃度(0.01mg/L及0.1mg/L)為變因,探討微塑膠對於水蚤的生理、生殖及晝夜垂直遷徒 (DVM)行為影響。結果發現0.01mg/L、0.1mg/L PVC濃度環境,皆不會影響蚤狀溞的存活率,但是會提高蚤狀溞的心率及降低趨光行為。而0.1 mg/L PVC濃度環境會使蚤狀溞提前進入生殖階段,子代數量明顯高於對照組,出生在0.01mg/L、0.1mg/L PVC濃度環境的初生蚤體長有離散程度大的趨勢。蚤狀溞DVM屬於日間在深層、夜間在表層的Nocturnal migration模式,但在0.01mg/L PVC濃度環境,夜晚有較高比例停留在深層,此一行為改變,也會反應在食物鏈後端掠食者上,最終甚至可能影響魚獲。

免死金牌變因下的汰留問題進階探討

偶然接觸Knuth 具體數學[1]、九死一生[2]與我要活下去[3]後,發現汰留問題實為約瑟夫問題的變形。而科學教育月刊的「免死金牌變因下之約瑟夫問題初探」[5]中引進「免死金牌」設定,提升約瑟夫問題的複雜度與趣味性,勾起我們的好奇心,其中的約瑟夫問題實為汰留問題,且利用遞迴關係遞迴至免死金牌持有者的編號為1號和2號。其中編號1號的規律佳,但編號2號的規律複雜。我們換個方向思考,當免死金牌持有者的編號為奇數時,依淘汰順序來討論;編號為偶數時,利用遞迴關係遞迴至奇數,找出最後存活者編號的方法與通式。進一步在汰留問題及免死金牌汰留問題,找出倒數第k位存活者的編號規則,並將問題推至兩面免死金牌也得到很好的結果。

探討聖嬰現象對黑潮的影響

本研究探討聖嬰現象對黑潮的影響,地域聚焦於北緯20度至25度、東經120度至126度的台灣周遭海域。將流速最大軸定義為黑潮主軸,分季節討論黑潮主軸離岸距與聖嬰指數的相關程度,考慮季風、地形、渦旋等變異因素,也計算迴歸直線方程式進一步建立關聯模型;討論黑潮主軸流速和聖嬰現象的關聯,藉相關係數與外部環境因子觀察。後發現聖嬰現象與黑潮主軸離岸距、黑潮主軸流速皆有所相關,相關程度在年際變化上不甚明顯,而是因應季節與緯度變化有不同程度的相關。

「優」然而「生」--探討隨手可得的優酪乳與碳的發電情形

本研究以鋅和備長炭當電極並以優酪乳當電解液作為研究對象探討其發電原理。從發酵實驗中得知優酪乳的發電情形與pH值無關而是受到微生物的生長量影響,在破壞微生物的電子傳遞鏈後電壓電流下降,且能透過餵與乳酸菌牛奶後能提升其電壓電流,由簡易方式能證明優酪乳內有放電菌參與發電反應,且其產生的電流是柏克萊團隊研究的兩倍。在增加氧氣的實驗中得知氧氣能緩和電壓電流的下降趨勢,且我們證明優酪乳在放電16小時後含有0.5mg/l(ppm)鋅離子,代表鋅會放出電子。本研究成功證明優酪乳發電同時保有空氣電池及微生物電池的特性。

鐵道的翻轉人生

本校位於阿里山之下,鄰近阿里山森林鐵道,我們從小接觸森鐵旅遊,愛上森林鐵道氛圍。從網路新聞中看到有關阿里山小火車翻覆的事件層出不窮。於是利用國中自然課程中學習到有關力學能轉換和數學課程中學習到有關重心的概念。想探討阿里山小火車翻覆情況跟那些變因比較有甚麼特殊關連,因此選用車廂中重心分布情況、坡道的彎曲程度和坡道的高度來做實驗分析探討。 所以我們利用生活科技課程學習到的3D列印技術,來製作不同曲率的軌道,將不同重量的砝碼放在不同滑車的位置上,模擬出不同重量的乘客坐在不同位置的森林小火車上,當滑車行經在不同曲度的軌道時觀察記錄滑行距離和出軌的機率,藉此實驗研究探討森林小火車翻覆情況跟乘客乘坐重心分布情況、坡道的彎曲程度和坡道的高度有甚麼影響。

社會模擬模型:探討特定機制對不同族群之生存趨勢影響

本研究旨在探討人類、人工智慧在特定機制下的抉擇。研究者首先固定一場景模型,設計模型中各族群的任務與環境機制,再使用程式還原所研發的模型,並利用微分方程式去驗證代碼運行的正確性。由於研究者希望此模型能夠貼近現實社會,故發表問卷以調查民眾、人工智慧對於不同族群的選擇偏好,再將調查數據代入電腦程式,以比對人類與AI在選擇上的異同,並探討各種機制對於族群之間互動的影響,加以推論原因與發展趨勢,最後說明此模型在生活中的應用。