第60屆--民國109年

我們研究目標為北海岸麟山鼻岬角的安山岩所形成的藻礁與風稜石、風化作用的沙丘與磁鐵礦的分布。研究方法上主要採實地踏查並透過圖書及網路資料的分析，針對寄生在安山岩藻礁以及海岸的沙丘和風稜石風化現象形成條件詳細做調查與比對。在踏查與分析麟山鼻海岸岩石和沙灘與簡單實驗室實驗結果，統整得到結論:在堅硬的安山岩經殼狀珊瑚藻寄生的藻礁，加上受到東北季風所形成的特殊風稜石，風化作用形成了沙丘、磁鐵礦。在進行簡單的風、水和沙土沖積，實驗結果可以推論麟山鼻具有的磁鐵礦、沙丘、藻礁、風稜石，受到大屯火山熔岩流向海冷卻形成後、常年受到東北季風風化作用、海浪沖蝕，這些都是對麟山鼻地形、地質重要的影響原因。

本作品旨在研究一道塗色問題:在一個m×n的棋盤中對任意格子塗上黑色，相鄰方格(有共同邊)不同時塗色的所有方法數。過程中，我們運用二維的城堡多項式的概念來進行研究。首先，我們推出1×n、2×n 單色及1×n多色的方法數及公式。再來，我們嘗試估計m×n 單色及多色著色方法數的上界及下界。接著，我們針對它的一些性質做討論。最後，我們用程式跑出答案，並印證我們的推論。

在球場缺乏的小學校園中，我們常看到許多同學在戶外打羽球，但打著打著，卻會因風力的因素使得球偏移難打。為此我們想研究，什麼造形的羽球與塑膠球能有較低的風阻，打起來比較不會受影響呢？我們嘗試了剪出各種造型的羽球與塑膠球，在室內營造出逆風、順風及側風的環境，測量它們受風後的位移程度，來瞭解什麼樣的球比較不怕風吹，並且在垂直風洞中驗證我們的實驗結果。我們得到的結論是，若想降低羽球的風阻，可以朝將球的重量加重、然後採對稱的剪法減少大部份羽毛面積這個方向去嘗試，未來還可加入改變羽翼直徑的做法來發展新型的羽球。

人們在日常生活中對著皮膚噘口吹氣時，皮膚表面會覺得涼爽；但若是張口哈氣，則會感覺溫熱。為了量化這個現象的成因，在經過文獻探討及現象觀察後，作者以初步實驗分別測量了「絕熱膨脹」、「氣流引入」、「蒸發降溫」三種效應，得知「氣流引入」的表現最符合現象的結果。為了進一步證實「氣流引入」就是吹冷哈熱的主要原因，我們設計實驗讓這三種效應出現在單一事件中，發現溫度變化中至少60%以上是「氣流引入」導致的降溫效果。此外，作者進行更深入的實驗探討氣流引入的過程及特性，得到氣體流動路徑方向上氣流引入百分比與距離間分別有對數及線性關係，而氣流分佈截面也與我們對此現象的觀察結果一致，最後綜合得到經驗公式印證實驗結果成立。

尋找高紅移的超大質量黑洞，有助於天文學界了解宇宙再電離時期。雖然黑洞的數量稀少，但相較於星系，存在於某些星系中的超大質量黑洞較亮，且存在時間比伽瑪射線爆久，因此，它們的吸收光譜可以協助天文學家最有效率地探索星系間物質及再電離時期與光的反應。本報告交叉比對昴星團望遠鏡 (Subaru Telescope) 的Hyper Suprime-Cam (HSC) 和廣域紅外線巡天探測衛星 (Wide-field Infrared Survey Explorer, WISE) 的觀測數據，以尋找可能的高紅移超大質量黑洞。本研究根據光度測定 (photometric observation) 和宇宙紅移 (cosmological redshift) 的原理，從雙色圖中較紅的區域挑選了46個候選星體，並逐一透過天文望遠鏡照攝的影像確認是否有可能是超大質量黑洞。最後，選出三個可能的高紅移超大質量黑洞，可用於向大型天文望遠鏡 (如昴星團望遠鏡 (Subaru Telescope) ) 申請光譜分析。

本研究中，我們利用Google所提供的API收集來自台灣及中國的地形高度圖(heightmap)和衛星空照圖。我們利用收集的圖像訓練pix2pix cGAN (conditional Generative Adversarial Network) 模型，並將人工繪製的高度圖加上真實山脈應有的細節(包含尖銳的山脊、山壁上的紋路、連續的河流網路……等)，透過訓練的pix2pix模型生成更接近真實山脈的效果。為了提升擬真地形的生成效果，我們在原先pix2pix模型的基礎下，額外加入「動態權重層」來達成。最後利用這些經訓練的pix2pix模型，開發了API、Unity客戶端及網頁客戶端，使我們訓練的pix2pix模型更加實用。本研究除了能應用於遊戲開發，使生成擬真山脈的流程更為簡化，也可將其應用於將低解析度之高度圖轉換為高解析度之高度圖，同時保持高度圖的真實性，幫助地形資料的收集作業。

我們延伸、拓展研究「方轉」摺紙，發現能摺出「N轉」的條件為：1.∠φ＋∠θi＝180°，2. 0<θ_i<α，∑i=1^n ai sinθi ≤2A，3.虛線要朝同一方向。我們也將實、虛線全平行的n個翼做線狀與網狀拼組，若1.翼的實、虛線共用，2.連接的實線長度夠兩個正n邊形可壓平旋轉 的空間，則能拼組「N轉」，其樣貌取決於正n邊形的形狀、大小、θi角度、連接的實線長度，我們可以依此設計製作，呈現具有規律性的數學之美應用於生活中。

本研究運用無人機透過自主飛行及SLAM技術，輔助維護人員進行安全而穩定橋樑劣化檢測機制。透過飛行穩定、姿態資訊明確的自主飛行無人機，運用Python撰寫UDP連線程式，即時接收並判讀無人機回傳的影像及姿態資訊，再傳送飛行命令給無人機以順利在橋樑間巡行，而接收的影像則提供目視判斷損害狀況及LSD-SLAM建立強梁的3D模型自動標示測量損害處的尺寸。最終結果證實無人機可取得符合橋梁優選指標 (PI) 的必要資訊，以安全、效率的方式，取代目前必須多人爬上爬下，分工目視及測量方式。

本研究透過蛋白起泡的過程，了解蛋白質變性現象、影響蛋白起泡因素，並分析蛋白泡比重與打發階段之關聯性。研究發現轉速1200RPM適合將蛋白質鏈結打開。添加液態糖、水、或提高蛋白溫度都有利於蛋白質鏈結打開，打出比重小、但安定性較差的蛋白泡。添加糖的時間點及糖量也會影響蛋白鏈打開，研究發現先攪打2分鐘將鏈結打開後再加糖，可使蛋白泡起泡佳，若加入超過80%以上的糖就可穩固蛋白質結構，打出安定性佳的蛋白泡。不同蛋種的蛋白泡比重為鵪鶉蛋＞雞蛋＞鵝蛋＞鴨蛋。最後發現比重在0.38 g/cm3~ 0.28g/cm3的蛋白泡，介於濕性與硬性發泡之間，適合應用在烘焙食品。透過實作了解適當比重的蛋白泡具有彈性，可拉出小尖頭並做出紋路凹陷率大、表面光滑的蛋白糖。

透過文獻整理，我們發現大部分的研究結果顯示出電壓、電容、螺線圈的粗細、匝數以及子彈質心位置等變因會影響發射威力。在電容的研究中，有提到當電容量增大時，發射速度會上升；但是電容量再更大，速度則會下降。我們覺得這個現象很奇怪，為什麼不是電容量大速度就無限上升呢？實驗後我們發現，在固定電壓時，電容量在一定範圍內，發射速度有極值。若此時再提高電壓充電，不僅發射速度會下降，繼續增加電容還會有子彈反向射出、折返後再射出的情形發生，亦即發射速度會隨著電容大小而振盪。就我們所知，這是以往的科展研究中從沒被發現過的現象，經過我們設計實驗仔細測量與分析，我們認為這與電容放電的時間常數有關。