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第63屆--民國112年

水中龍捲動起來!

漩渦樣態像極了水中的龍捲,生活中有許多水中龍捲的發生與應用。我們想要製造出美麗完整的多龍捲,並且讓它們能自由自在的移動,那麼需要哪些條件呢?首先本研究先從電磁攪拌器產生的水中龍捲了解基礎特性,然後自製小體積的可移動水中龍捲產生器,接著有系統的實驗,依序由移動單龍捲、移動雙龍捲、再到移動三龍捲,逐步探索移動水中龍捲的生成條件與影響因素。實驗結果發現水中龍捲會受到移動速率與彼此距離的影響,移動越慢越有利於生成,而多龍捲之間過於靠近則會有相互消長的變化。值得一提的是,旋轉移動的方向如果與龍捲自轉同向,竟然會讓各種移動多龍捲的生成,全部都有顯著的提升。移動中的多龍捲具有豐富多樣的變化,十分有趣。

惡意程式無所遁形—以自然語言處理模型實現惡意程式之識別

本研究旨在運用自然語言處理技術,建立辨識惡意程式的模型。首先搜集良性及惡意執行檔,進行反組譯及前處理以建立資料集。使用反組譯後的組合語言檔作為文本,訓練模型以區分良性和惡意程式。研究比較詞袋模型、序列模型、fastText以及不同n-gram對模型的影響,並將結果與其他相似研究比較。 研究結果顯示。詞袋模型以使用multi-hot編碼表現最佳,序列模型有位置編碼的Transformer encoder表現最優。在不同n-gram的比較,2-gram詞袋模型識別惡意程式達到99.6%的F1-score,且本研究的識別準確率優於其他相似研究。

柏努利吸盤真厲害

生活有多元吸附物品方式,如磁力、吸力。而磁力只能吸附鐵和磁鐵或利用吸力抽取近似真空來吸附物品。當我們了解柏努利原理可產生吸力後,便想利用此原理製作吸盤,可輕鬆的吸起物品而不破壞物體表面,本研究結果發現1.在水管吸塵器和兩紙張吸引實驗中要先造成兩端或內外氣流速不同,造成壓差形成吸力現象。2.不同開縮口比較其吸管吸附水位產生壓差現象。3.柏努利概念吸盤吸附物面積需大於噴氣口尺寸,方可吸附。4.自製柏努利吸盤可吸附平均最大載重約191.22克且吸附平均落差高度可達84.3公釐。5.吸附物以重量輕、面積適中、粗糙面及吸附部位是平坦片狀為主。以上這些研究讓我們發現"吸力"的多元性,希望能更有效提供在日常生活中的便利性!

以校園望遠鏡尋找M39星團的系外行星與變星

本研究以尋找系外行星作為目標,使用校園望遠鏡對M39星團進行觀測,並利用其中60顆星體的觀測數據中星體儀器星等的變化,透過離散傅立葉轉換計算其週期強度,繪製各星體的週期相位圖。藉由判斷週期光變曲線的形狀確認是否為系外行星又或是其他變星的光變特徵,並進一步與資料進行比對。本研究從選定的60顆中目標中發現,1顆疑似為Lava Worlds類型的潛在系外行星,同時觀測到一顆天琴座RR型潛在變星及未知類型的潛在變星,而我們也在目標星之中發現與Sarah論文所得到的分析結果不同,並針對其情形進行研究。透過觀察與討論,探討所發現的潛在系外行星以及各潛在變星推測根據。

「能量行不行」-以自製簡易光度計測定飲料中還原糖含量

生物課中學到,能利用本氏液去測溶液中是否含有葡萄糖,促使我們想進一步測量溶液中葡萄糖、果糖的含量,於是我們利用葡萄糖、果糖結構中的醛基具有還原性,在鹼性條件、100℃的熱水浴中加熱10分鐘,能將黃色雙硝基水楊酸還原,產生紅棕色的3-氨基-5硝基水楊酸,並利用自製的簡易光度計去定量溶液中的葡萄糖、果糖,其光源是採用540nm的綠光進行量測,並製作葡萄糖、果糖的檢量線,葡萄糖和果糖的檢量線線性指標分別R2=0.9918、R2=0.9925,顯示具有良好的線性關係,此外,本研究中各個變因最佳化的過程中,葡萄糖的相對誤差低介於0.06%到4.6%之間,果糖的相對誤差低介於0.06%到4.6%之間,實驗結果具不錯的再現性,為一個便宜、快速、準確、可靠定量方式。

跳蛛體型大小與跳遠能力、距離判斷之關係探討

蠅虎科(Salticidae)以其優異的跳躍撲食能力而得名。然而牠們究竟能跳多遠?其跳躍距離與身體各項形值(體長、體寬、腳長等)之間是否有關聯,則一直缺乏佐證資料。本研究蒐集了安德遜蠅虎(Hasarius adansoni)、拉邁宇跳蛛(Cosmophasis lami)和彼得條斑蠅虎 (Plexippus petersi)等三種跳蛛,設計了跳台實驗,測試牠們究竟能夠跳得多準和多遠,並測量每一隻跳蛛的身體形值,想找出影響跳躍距離最多的形值項目為何。結果顯示,三種跳蛛的最遠跳躍距離確實存在差異,體型較大的安德遜蠅虎和彼得條斑蠅虎,最遠可跳出體長21~25倍的距離,跳遠能力顯著優於體型較小的拉邁宇跳蛛(體長17.5倍)。另外本次實驗也觀察到,在有充裕空間的情況下,跳蛛並不傾向精準地測量距離並進行跳躍。

溶液深淺長短跑-創新方法精密測量折射率與液體濃度的關係

我們利用一般裝潢使用測量距離的雷射測距儀,配合理論推導,自行設計實驗方法與步驟,成功地精確測量各種水溶液在室溫下的折射率。透過我們的實驗方法與高中光學插針法測量液體折射率的實驗比較,測量誤差比插針法得到的實驗結果小一個數量級。我們還利用此實驗方法精確測量不同濃度的各種水溶液之折射率,探討折射率與濃度之間的線性關係。我們更進一步測量雙溶質水溶液與不互溶的兩液體,發現其折射率皆具有線性疊加的關係。

「豆」志高昂的「漿」來-探討毛豆漿的營養成分

由學校講座知道原來毛豆是黃豆的小時候,是同種植株。本研究目的是探討毛豆漿的營養成分。為了瞭解大豆生長過程,先進行實地踏查,再以自製不同品種的毛豆漿、黃豆漿與催芽豆漿進行實驗,本研究透過自製透光儀發現,毛豆漿的蛋白質含量與黃豆漿、催芽豆漿差異不大;利用本氏液檢測發現,與黃豆漿、催芽豆漿相比,毛豆漿中的葡萄糖含量略高,在總生菌數測試片上菌數較少;利用碘液檢測顯示,毛豆漿具有直鏈澱粉,易被人體消化與吸收,可以製作成毛豆粿製品。因此期許未來可以利用毛豆具有直鏈澱粉的特性,研發不同的毛豆製品,讓富含蛋白質與直鏈澱粉且營養豐富的毛豆,可以推廣給大家,擁有更多的應用價值。

蓋婭的秘密-測量地球半徑

前人利用太陽在同一經度的南、北兩地點過中天時的仰角差與兩地距離,換算出地球的半徑。因測量儀器的精準度與日期、時間選擇的限制,測量方式有很大改良空間。本研究以測距輪、公路里程牌與Google© Map尺規工具,選擇同一經線上的南、北二測量點,量測出直線距離,再利用手機高精度陀螺儀,自製北極星仰角測量平台,搭載應用程式phyphox® APP,在測量點測量北極星的仰角,換算成地球半徑,量得最接近地球實際平均半徑的距離為6366.514507km,與實際值誤差約-0.0766%,準確度更勝前人研究,大幅縮短「利用天體仰角測量地球半徑」所需要的測量距離,且在任何一天,只要月相、天候允許,都可以進行測量。

「嗅」聞是虛,眼觀為實—蓋斑鬥魚之攝食行為研究

為了探討蓋斑鬥魚的攝食偏好以及找出主導攝食行為的感官系統,我們採用了3種實驗槽,17隻蓋斑鬥魚,設計9項實驗來進行證明我們的假設。結果發現,蓋斑鬥魚偏好吃顏色鮮艷味道濃郁紅蟲 (48.3%)明顯高於顏色灰黃、味道較淡的乾燥紅蟲(22.5%)。蓋斑鬥魚無法正確分辨真假餌(1:1),假餌偏好紅色>棕色>白色。只要有微弱光線就能成功攝食,達78.64%。但只靠嗅覺的黑暗中只有10%成功率,而明亮環境中找到有味道水體的比例為68%。在只能依靠視覺的情況下確有更高的正確攝食率,選擇顏色鮮豔卻未無味道紅假餌有82%,且在近距離時主要依靠視覺攝食,遠距離時,則會加入嗅覺輔助。綜合以上,蓋斑鬥魚的攝食行為主導感官是以視覺為主,嗅覺為輔。