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第62屆--民國111年

生活生電~生活中多餘能源再利用

能源危機是當前各國面臨的重要問題,本研究想從日常生活中找出還有沒有可以用於發電的能源。根據本研究之觀察及發現,小學生的生活經驗中也隱藏著一些還可以利用的能源,例如:玩具車轉動的輪子、會轉動或是擺動的遊樂器材、吃火鍋時鍋子的熱等,都是具有多餘能源可以轉換為電能的能量,雖然本研究目前發電效率不高,但我們期待未來每個人都可以自己發電,朝向自給自足之路邁進!

「蚊」所遁形 - - 病媒蚊即時通報系統

從問卷調查,發現多數人不知如何辨別病媒蚊,且很需要能即時觀測與通報的機制。本研究在校園蚊蟲常聚地點分別放置自製捕蚊瓶,其中發現地下室能捕捉較多蚊子,推測可能是較不通風,CO2濃度高。伴隨二氧化碳引蚊裝置實驗中,也證實CO2較高或藍光燈端確實能吸引較多蚊子,依據這兩個實驗觀察,我們的機構設計以CO2誘蚊裝置,結合人工智慧對病媒蚊進行分類辨識,將自行拍攝、網路搜尋和國衛院提供之病媒蚊照片建立資料庫,依“截留確認法”驗證模型辨識成效,若分類效果不佳,刪除模糊不清的資料,再重新訓練模型。最後利用物聯網技術準確且迅速地傳送到相關單位並記錄環境資料。另外製作智能手錶,可隨時進行遠端監控病媒蚊數量,以利後續處置。

柏拉圖立體疊合體之旋轉軸證明與應用

本研究由柏拉圖立體疊合體出發,分解其結構為旋轉軸與單一柏拉圖立體,接著利用幾何推論以及向量證明在柏拉圖立體中存在的旋轉軸,並命名為 n 重軸。在了解旋轉軸存在於柏拉圖立體中的情形與其分布位置後嘗試利用SketchUp軟體將柏拉圖立體圖形以特定旋轉軸旋轉複製形成正多面體疊合體,本研究藉由柏拉圖立體所形成的相異疊合體型態,進而發現其對稱特性與對稱面存在的共同性,並推導出疊合體其對稱面總數之通式。

白棘三列海膽管足的吸附脫離機制探討

管足為棘皮動物的特有構造。本實驗利用自製的實驗裝置,測得白棘三列海膽的管足在水中具有強大的吸附力,且該吸附力主要源自於黏性物質。在觀察管足吸附與脫離的過程中,我們發現管足在吸附時會朝向介質面做出擠壓動作,藉吸盤內部片狀的小骨關節產生形變,以釋放更多的黏性物質,也透過管足腳印的染色結果證實黏性物質的存在及分布。本研究歸納出白棘三列海膽吸附脫離的完整過程:黏性物質預先分布於吸盤表面及儲存於吸盤內部,當接觸介質面時,透過擠壓動作釋放大量黏性物質,並藉由去除黏性物質使管足快速脫離介質面。這種黏性物質可在水中作用,並且能夠被迅速移除,在仿生學上極具應用潛力。

化繁為簡─尋找最小值通式

研究的方向是從「雙週一題」108第一學期的第三題出發:數列滿足X0=2 與│xk│=│xk-1+1│,k≧1,求│x1+x2+…+x2019│的最小值。題目只做2019項的相加,我們想延伸到 項相加,若從「雙週一題」公布的解析思考,每換一個 值都要一個推導過程,才能得到答案,不那麼直接,少了「公式」精簡過程的精神。故我們要找一個代入 值就能得到答案的通式。 將分支做了定義,框出各層得到最小值的所有路徑,找出層間共通路徑,並由此推出最小值的通式。之後嘗試用程式-貪婪法與窮舉法、雙週一題概念、數學理論等方法驗證最小值通式、路徑的正確性。

「肽」強了—Q4-15a-1抗癌胜肽輔助化療藥物對胃癌的作用與其機制探討

胃癌是國人常見的癌症之一,常見的化學藥物治療常造成嚴重的抗藥性,而標靶藥物雖效果較好但價格昂貴,我們欲探討胜肽Q4-15a-1能否與化療藥物 5-FU ( 5-Fluorouracil ) 達到協同抑制癌細胞的效果,並找出 Q4-15a-1 的胞內作用機制,希冀未來可降低 5-FU 的使用量。本研究使用AGS ( Adenocarcinoma gastirc cell line ) 胃癌細胞株,由細胞存活率結果可知單獨給予Q4-15a-1 在 30.88 μM 可抑制細胞生長;單獨給予5-FU 則在 9.14 μM 能抑制細胞生長。而同時給藥時,達最佳抑制效果僅需12.04 μM Q4-15a-1 與 3.56 μM 5-FU 。在探討 Q4-15a-1 抑癌機制中, Annexin V-FITC/PI 雙染法及細胞週期實驗得知Q4-15a-1、5-FU和藥物組合可皆促使細胞走向凋亡;再以西方墨點法確認凋亡途徑,由凋亡調控蛋白表現量推測,Q4-15a-1 誘發外源性凋亡;藥物組合誘導的是內源性凋亡及 Parthanatos 途徑。

「轉」瞬即「式」─路徑轉彎數與同字不相鄰一般式探討

本文旨在探討不同轉彎下,其路徑方法數的問題。在方格紙及長方體中,移動路徑方法數的一般式及期望值。從二維的路徑方法數一般式研究,延伸到三維的路徑方法數一般式,再分別探討二維、三維下路徑方法數的期望值及其關聯性,接著跳脫維度的概念,探討期望值間的關聯性。最後研究同字不相鄰的一般式。

荒野守護神—多功能行動電源之研究

由於新冠病毒肆虐,大家無法出國,國內登山健行活動盛行,不過也造成山難及染疫的問題,為了解決此問題,我們自製「荒野守護神」。我們編寫程式碼利用雷射遮蔽系統與模組化LED燈、蜂鳴器,進行安全防護。紫外線進行消毒。雷射結合SOS訊號進行求救。運用太陽能蓄電。我們通過實測後發現,AI判斷雷射遮蔽再啟動防衛系統,啟動值較接收值低50以內最靈敏。LED燈閃爍每秒5次,效果較佳。紫外線消毒距離3公分只需27秒即滅菌99.9%。雷射發出SOS訊號,配合雲霧,距離較遠。本裝置總重492公克,使用兩顆電池可連續使用雷射防護30小時,LED燈6小時,紫外線80分鐘,再搭配太陽能蓄電,是個人安全防護最佳神器。

埃及分數和為1最優解問題

本作品探討和為1的埃及分數最優解問題,限制分母小於100,項數固定,找出最大分母的最小值。 在研究的過程中,我們發現並没有一個簡潔的公式,可以立即迅速地找出最優解,而是經由不斷地嘗試與比較後,方能得到答案。本研究最後將推導過程歸納為流程圖,試圖建立未來可能演算法的基礎。 本研究主要使用的工具為拆分法,這個方法簡單可行,但容易陷入混亂的情境,有時必須加上巧思,才能獲得進展。在拆分法的基礎上,進一步發展出併合與置換等技巧。策略採取逐項推進,在確定n項的最優解後,再利用拆分或併合或置換,得到n+1項的最優解。 最終,在經由不斷地失敗與再次努力後,完成了項數不超過42的所有解。

「石」未燼~緣生原起千萬年

馬祖列島的地質與地形主要是由中生代的花崗岩及花崗閃長岩等深成火成岩體所組成,馬祖列島地貌,受到地球內部結構運動,以及季風、雨水及風浪長期侵蝕,大自然在層次分明的節理,雕砌出海蝕門、海蝕柱、海蝕洞、崩石海礁等,展現出千姿萬化的壯麗景觀,留給先民無限的想像空間,鬼斧神工的大自然創作,呈現地質與地形景觀極為特殊,是上天送給馬祖特有的禮物。馬祖的地質景觀特色是我們驕傲的資源。本研究經由野外考察與實物觀察,探討並分析岩石的種類,鑑別沙粒的礦物成分,藉此了解不同地區的岩石礦物組成成分的差異關係。