第63屆--民國112年

鐵路時刻表排點至今為止仍十分仰賴人工作業，且排班優劣對於乘客服務品質有顯著影響。本研究採用元啟發式最佳化演算法及模擬器進行旅客列車鐵路時刻表排點，旨在找出一份針對旅客需求、提升旅客運輸成功率且降低旅途時間的時刻表。我們提出一種班表編碼機制，可依此產生班表草稿。我們研發的模擬器可將班表草稿轉換為合法無衝突之班表。最後，透過登山演算法及基因演算法來搜尋班表草稿，並以模擬器評估優劣，我們實現了一個自動化排班系統。我們也以不同的乘客測資針對於不同演算法進行比較，並試圖找出表現最好的演算法。實驗結果指出我們的模擬器能有效率產生無衝突時刻表，且所提出之演算法操作相較現行班表可提升運輸成功率和降低旅途時間。

從新聞事件發想，用圓桌轉盤模擬物體圓周運動，並用tracker追蹤甩離的軌跡。 從實驗得知，轉盤轉速越快，物體離轉盤圓心越遠，需要的向心力愈大，當超越桌子最大靜摩擦能提供的向心力時，物體向外加速移動，隨著不足的動摩擦力，轉出螺旋軌跡。 利用座標xy圖顯示質點的甩離軌跡，實際相片作圖，測量影格相關數據，還原甩離真相。 長形物體受摩擦力作用，若轉彎時前後離圓心半徑不同，造成速差，會自轉甩出。 從甩離軌跡型態與加速現象，發現甩離的過程，向心力漸減、切線加速力量漸增。 綜合實測數據，我們沙盤推演出履帶甩離運動細部機制。二探現場發現路口特殊，速限前後急轉彎，十噸履帶向心拉力暴增，建議大車提早切外線，減速過彎，是唯一安全之路。

本次科展主題為探究屏東與臺灣其他地區海灘樣本的差異。我們選擇了具代表性的屏東地區海灘作為主要採樣點，利用數位顯微鏡比對外觀特徵，電腦影像軟體分析色調，透過篩網分析海灘樣本顆粒大小比例，並檢測其酸鹼性、硬度和KH等性質。 結果顯示，屏東和小琉球海灘主要由珊瑚、貝殼和少量有孔蟲殼體等生物碎屑組成，呈白黃色調；而臺灣其他地區的海灘沙粒主要由岩石碎屑組成，呈灰黑色。單位體積海灘樣本的重量測量結果並無明顯差異，水溶液的酸鹼值大多呈弱鹼性，TDS數值顯示不同區域的海水組成和溶解物有所差異，但屬於珊瑚砂海灘樣本的KH值平均超過10。這些差異是臺灣地理位置、河流侵蝕搬運堆積和沿海海流等因素共同作用的結果。

近年少子化使老年人口比例快速上升，政府對老年及失能人士的照護也愈發重視，而在輔助失能人士的輔具中，輪椅及便椅是日常生活不可或缺的存在，對行動不便的使用者而言，在輪椅與便椅兩者間的移動可能增加跌倒的風險，若能將輪椅與便椅結合，將大為降低移動的風險。本研究透過生活科技及資訊科技所學，設計將兩項輔具結合為主要目標，並試圖解決兩大問題：第一，輪椅如何提供座位中空來進行如廁，而中空的部分沒有支撐要如何來改善；第二，長期仰賴輪椅者臀部所產生的壓迫性壓瘡如何來防治。本研究將針對上述兩大問題，就現有照護文獻與輔具發明，進行探討、發想、實作與改良，期望打造一台能降低跌倒風險與壓瘡發生等多功能的『方便椅』。

屏東平原地下水位在這波旱情中下降，為了解地下水從沖積扇頂到平地的流動原理，環境因子和抗旱井抽水對地下水流動的影響，我們利用自製砂箱和類似地層沉積物的砂礫進行模擬，以食用色素呈現流線並測量相關數據。結果顯示距離中央隔水牆愈遠，流線的時間和路徑長均增加，流線的速度則減少。當地下水鹽度增加時，流線的路徑不會改變，距離中央隔水牆較近的流線速度增加，距離中央隔水牆較遠的流線速度減少。當地下水溫度增加時，流線的路徑不會改變，流線的速度會跟著增加。在模擬抽水的狀況下，流線路徑會改變，較快的流線速度會下降，流線路徑向左偏移、長度增加，較慢的流線速度下降並改往抽水口方向，且有隔水層時會使流線路徑偏移更明顯。

本研究設計出一款新型偵測硫化氫之螢光探針，螢光主結構選用BTIC，以疊氮基偵測硫化氫，利用側鏈將探針帶入粒線體。本實驗已合成出BTIC-N3和BTIC-N3-2，並透過NMR氫譜確認獲得目標產物。利用UV燈及螢光光譜儀證實兩款探針對於硫化氫的偵測能力並且兩款探針在10分鐘內皆可顯現出最高螢光強度，且BTIC-N3-2具較佳的螢光效果。此外，在選擇性測試中，加入硫化氫的探針產生之最高螢光強度約為其他試劑的9倍，確認了探針對硫化氫的高度選擇性。最後，我們預計將探針實際進行生物顯影，做多個結構顯影的比對。希望此款螢光探針除硫化氫偵測外，還能夠進行生物機制探討或疾病細胞篩選的應用。

本研究發現可由顏色或苞孔開閉判斷榕果分期，幫助教學或採集小蜂。隨著果高與果徑增加，果腔直徑同步增加，果壁厚度改變不大，果腔產生空隙，方便小蜂授粉與產卵及雄蜂移動、交配。B期外苞片逐漸成深紫色ㄚ形可鬆開，加上苞孔周圍黃色，是小蜂辨認苞孔位置時除香味外的著陸指標。苞孔發育過程配合開閉及香味釋出可決定小蜂進入時機，白斑有乳管分泌乳汁幫助對寄生蟲癭與食草昆蟲的防禦。小花有獨特空間排列使柱頭與花藥生長向著榕果中心，兩種雌花交錯排列使柱頭在同一水平，可平衡授粉或產卵機會。各色榕果葉綠素總量相似，可見色澤轉變仍可光合供養。果內有授粉蜂一種，寄生蜂5種，還有線蟲、蟎、甲蟲幼蟲、螞蟻等生物，榕果充滿物種多樣性。

本研究藉由觀測雞卵黃細胞在7種生理情況中之運動情形，藉由蒐集相關參數，如細胞形狀、運動速率及其對應側截面積，建模出無需侵入性取血樣，即可評估細胞處於何種生理狀態之模型。111年10月起為求模擬紅血球之較佳研究對象，先建立基本資料，透過各種嘗試，探尋出雞卵黃細胞在經過何種處理後，最適合模擬紅血球運輸型態；接續進行細胞形變與運動速率、截面積、不同生理情形下對應的血液濃稠度……各變項實驗。研究結果顯示，細胞在運輸過程中可藉由轉換形變策略來調節其運動速率。本研究證實影響細胞形變的因素包含血液所造成的流體阻力、細胞質的流動性，特別是當細胞處於酒精濃度≧0.5%的環境時，此時細胞質會限制其形變，導致運動速率無法被調節。

我們利用扭蛋製做單軸、分離式及貫通式雙軸浮球模型，進行海水與淡水的載重與吃水深度、配重位置與傾斜角度、造波和回正觀察。發現載重與吃水深度呈線性關係。不同配重位置明顯影響分離式模型的傾斜角度，重心越低，角度越小。貫通式模型易保持正浮，但重心較高者，正浮不穩定，稍受擾動即傾斜。 在造波中發現浮球呈週期性運動，且浮力最大值在波峰，最小值在波谷，相差可達50%~85%。垂直方向運動速率最大值約在平衡位置，垂直位移最大值<2倍波高。 不同配重位置的貫穿式模型以90°傾斜入水，軸頂到重心的距離(L)決定浮球是否回正。本實驗發現全長16cm的模型，L≥11.42cm者，均可回正，L≤11.17cm者，均無法回正，顯示L越大浮球穩定性越高。

本研究進行鄉野調查，以簡易水質測檢儀檢測水質，改良蝦籠、手撈網、攔截網、誘餌、拍照觀察進行水生動物分布調查，並設置自製改良舟通魚道進行研究。依據鄉野調查結果，大屯溪水質變差，魚蝦數量減少；水質檢測結果，大屯溪流域在大屯橋以下呈輕度汙染，其他區域則無汙染；大屯溪共設置16處高度100~450cm的攔水壩，其中有12處設有魚道。依據水土保持設施常見通道分類有8種魚道，設置魚道可降低洄游障礙，部分攔水壩落差太高，未設置魚道，形成水生動物洄游斷點，尤其第4攔水壩以下與以上區域，魚種減少6種、總數減少75％、生物多樣性降低0.42、豐富度降低1.38；設置自製改良舟通式魚道發現，短時間上下游水生動物變化不大，因此須長時間設置。