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第63屆--民國112年

消化或循環?扁蟲往復式消化道之發現

扁形動物蚵蛭已知有捕食消化的描述,但對研究價值更高的野生扁蟲相關文獻卻極為稀少。本研究以台灣近水域常見的網平扁蟲 (Paraplanocera oligoglena) 為對象,探討其捕食與消化行為。確認網平扁蟲為廣食性礁岸海域石下多種腹足類物種掠食者,覓食分攻擊、捕食和消化三階段,且僅捕食活體,為非腐食性生物。首創活體動物消化道觀測技術,以染色手法觀察網平扁蟲高迴數分枝的消化道,發現三種類別:枝狀管、盲管與循環管。藉動態影片追蹤食物進入扁蟲消化道後的移動,發現分節運動與蠕動現象,進一步分析其收縮頻率與運動方向,觀察到未曾報導過的雙向蠕動現象,確認消化道運輸模式為非循環的往復式蠕動。期望未來持續了解更多物種的消化腔,並提供野外族群追蹤的可能性。

沉沒的寶藏

本研究從浮沉子這項玩具出發,藉由了解控制浮沉子升降的因素,探討如何製作浮沉子以使其可更省力操作。我們發現藉由增加浮沉子負重,可更容易控制其浮沉。 此外,我們根據波以耳定律改良浮沉子,設計出簡單但有效的壓力計,可測量寶特瓶內壓力。 以設計的壓力計測量寶特瓶耐壓程度,測試過的寶特瓶中,最高在壓力達8個大氣壓力左右時仍未破裂。 施予寶特瓶相同外力時,不同品牌寶特瓶內產生之壓力亦不同。根據本研究的分析推論是:某些寶特瓶可能因其特殊設計而較能將受壓處外力分散到周圍的瓶壁,因此可讓受力面積增大而減小瓶內壓力,這種寶特瓶在遭受局部劇烈撞擊時,可能可承受較大外力。

挺立-應用全身辨識輔助站姿調整即時回饋系列之研究

學生在生活中常常不知不覺地彎腰駝背,導致姿勢不良,造成肌肉以及骨骼受傷,通常在健康檢查照X光才有所發現,為時已晚。「挺立」系統設計的TM POSE在不同情況下平均準確度達80%以上;全身辨識部分準確度也達85%。此系統設定TM POSE當作第一層把關,若辨識後的信心度不足0.8,透過MQTT,啟動第二層全身辨識系統,最終的判讀結果透過語音朗讀的機制即時回饋給使用者,即時提醒身體何處「姿態不良」,可盡快調整站姿。「挺立」系統當作「不良姿態」檢測的把關先鋒,照顧所有師生,讓我們避免於脊椎病變引起的疾病,實屬不易。

GAN圖像生成模型之畫質與效能強化

近年來,名為生成對抗網路的非監督式學習方法蓬勃發展,透過使產生假資料的生成器與辨別資料真偽的辨別器互相學習,只要提供資料集便可學習其特徵而生成出能以假亂真的資料。本研究提出一套針對現有生成圖像的生成對抗網路模型的改良方法,透過進行實驗探討不同變因對生成品質與效率的影響,調整原有的優化器設置、卷積層參數、模型架構等,並以客觀指標評估實驗結果,證實經過本研究提出的方法改良有更好的效果。另外改進的方式應用在各種資料集訓練的模型及更高解析度的模型,數據表明也有不錯的成果。而本研究希望能提供更明確的模型改進方向給研究人員,並減少嘗試改良模型所花費的時間與能源成本,以此減少訓練龐大的模型所造成的環境影響。

有所耳「紋」-探討不同耳紋分析體系的優缺點

我們用了生活中可以取得的材料─筆芯,進行粉墨法收集犯罪現場跡證,並模擬罪犯在行竊中可能會發生的狀況,我們發現了:(1)聰明的犯人可能會清潔手部後才犯案,我們發現使用洗手乳洗手後最不容易留下指紋、(2)在犯人行竊中,可能因為緊張或是運動而使汗腺分泌汗液,汗液會讓生物跡證變得更加明顯、最後(3)已知有15%的犯罪現場中會留下耳紋,我們參考了董凱在2011年發表的「耳紋痕跡的同一認定」中所整理的三種耳紋分系體系─耳紋特徵測量體系、直角坐標測量體系和方形標尺測量體系,分析在不同環境所留下的耳紋、不同姿勢所留下的耳紋,及經過不同時間採集到的耳紋,比較各體系的優缺點,最終了解直角坐標測量體系最能夠分系耳紋的特徵比對出嫌犯。

構造、力學與能耗比較淡水螺的仰泳機制

我們發現扁捲總科的囊螺(Physella acuta)與椎實螺科的台灣椎實螺 (Lymnaea swinhoei)親緣關係稍遠,但卻擁有相似的外型並具有奇特仰泳動作,推測兩者應適應相似環境而演化出相似構造與行為模式。研究顯示,囊螺比起台灣椎實螺擁有較佳的翻身仰泳能力,其螺殼質量不均的特性使其產生比椎實螺大1.7倍的力矩助其翻身仰泳,另外囊螺氣囊有著比椎實螺更大的儲質比助其浮沉調節。漂浮方面,囊螺腹部一半浮於水面所產生的表面張力即可支撐其漂浮,而椎實螺的漂浮仍需氣囊協助,無法單靠表面張力。能量耗損上,仰泳比水中爬行擁有近百倍的節能效益,使兩種螺類皆願意承擔被掠食者發現的風險執行仰泳。未來期待以仿生概念將仰泳的運動模式延伸結合,打造出更節能省電的水中移動設施。

魚「水」相歡—無人水下探測器

本作品為遠低於市價ROV的材料,設計出能在水下移動的載具,加入連線在式子母船的概念,完成能遠端控制與觀察影像的水下遙控載體。首先設計可以水下自由行動與水下攝影的子船,設計電力系統與無線訊號傳輸的母船。藉由Labview設計出由電腦介面進行遠端控制的程式,再經由USB多功能 I/O 介面卡傳輸到無線訊號2.4G接收板,來進行遠端遙控。 除了由電腦控制外以十字手搖開關進行手動遙控試驗並將線路連接完整,藉由切換的開關來改變操作的方式,即最終改良成可手動控制或電腦控制。經海邊測試能達成無線遙控子船,水中沉浮前進動作,並搭配子船到水下攝影鏡頭接收到水下影像,達成簡易型水下生態觀測之遙控無人載具。

以擴展顯微鏡探討年齡對果蠅腸道幹細胞粒線體的影響

腸道幹細胞能分化出其他細胞來維持腸道功能;個體老化時,腸道幹細胞的功能下降而導致腸道衰竭。粒線體能產生細胞所需的能量,當幹細胞分化時,粒線體形態也會跟著改變,推測粒線體的形態和幹細胞的功能相關。然而年齡是否會改變腸道幹細胞內粒線體的形態並不清楚。在本研究中,我們利用免疫螢光染色發現年齡增加會讓果蠅腸道幹細胞中的粒線體變得破碎。因為粒線體非常小,過去以電子顯微鏡觀察粒線體結構非常耗時,我們利用擴展顯微鏡技術將腸道幹細胞中的粒線體放大而不影響其結構。藉此技術,可更精準的觀察年齡對粒線體和其內膜的影響。研究結果發現年齡會影響果蠅腸道幹細胞內粒線體的形態,盼未來能有更深入的研究與醫療應用。

精誠所至金石為開

將n個礦石分成m袋,每袋礦石數分別為a1,a2,……,am個,每一輪調換或不調換順序放入m袋中,放若干輪後使得各袋礦石數相等,那麼最少放幾輪即可使各袋礦石數相等? 首先用窮舉法尋找 n,m 較小的情形,之後將其一般化,得到任意 n 個礦石分成任意m袋後,可以放的輪數,及該輪數下各袋礦石的數量。接著,將情形分為m|n及 m∤n兩種,探討在該情形下任意a1,a2,……,am 最少放幾輪相等,研究後得到至多放幾輪即可相等以及在特定條件下,能找到最少輪數。最後在研究m∤n的過程中,從重複組合的觀點,得到有趣的結論,將n個礦石分成m袋後,放 m/s 輪總共會有幾套。

鄰苯二甲酸二丁酯塑化劑電化學的感測器研發與應用

添加鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)製成的聚氯乙烯(PVC)廣泛用於消費性產品中。研究顯示,長期攝取大量DBP會影響實驗動物的生殖和發育情況。本研究旨在使用電化學感測器檢測DBP,使用二維層狀雙金屬氫氧化合物材料,增加拋棄式網版印刷碳電極導電性能及β-環糊精修飾作為檢測DBP的偵測點,以取代價格高昂、耗時、數量少的液相層析串聯質譜儀。研究者利用循環伏安法測試,發現感測器的電流響應對DBP具有線性關係,且有高選擇性、穩定性及再現性,再經真實樣品測試,也確認其可行性。本實驗將飲料包上PVC保鮮膜加熱,對照電流響應對DBP的線性關係,可得知該飲料的DBP濃度,期望此設計能應用在食安檢測等塑化劑檢測上。