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國中組

「深」不可「測」——紅蓮燈魚3D座標重建與智慧管理系統

考量養魚業者未必能隨時隨地監控魚群的活動情形,因此本研究利用YOLOv5的視覺辨識模型及Deep SORT多目標追蹤演算法進行魚群的座標定位及移動追蹤,開發出一套「智慧魚缸管理系統」,我們分別使用600、150張魚隻照片作為辨識的訓練集與測試集,其結果準確度平均高達99.99%,進一步利用兩鏡頭拍攝的視差以及司乃耳定律所得折射公式重建出魚群中每隻個體的3D座標,再根據個體座標的變換計算其活動量,並推論其可能的行為活動,同時以三維動畫模擬出魚群在魚缸內的即時狀態,此外我們選用OpenCV的輪廓偵測函式,計算個體的側視面積,由此觀察魚隻的成長情形,最終將上述各數據寫入MySQL資料庫作統計分析,當發生特定事件時,將透過Line Notify傳送訊息及時通知業者處理。

井字遊戲-次元突破

本次研究的目的,是將傳統的井字遊戲做延伸,將之轉成立體空間的OX遊戲,討論3x3x3井字遊戲的先手必勝方式;之後將立體井字遊戲再延伸,把維度提高至4以上,給定維度在4以上的遊戲規則,同時找出在維度n、長度3的情況下,先手必勝的方式;再來計算出在維度n、長度k的情況下,可連線之方式有∑_(i=1)^n▒C_i^n ×2^(i-1)×k^(n-i)種,也給出在維度n、長度k的條件下,任意給出一點,此點可連線出去的條件與算法,最後得到結論,點越置中越好。

烈日當頭「糟」亮你我-探討金門高粱酒糟萃取物作為防曬品之可能性

金門高粱酒糟年平均產量約7.2萬噸,目前多數以廢棄物方式送台處理,因此,我們希望以環保角度思考,試圖找出酒糟其他應用的可能性。過去研究曾發現酒糟萃取在紫外線波段有較高的吸光值,我們推測其具有防曬的潛能。因此以水、甲醇、丙酮、乙酸乙酯、甘油等溶劑在不同溫度中萃取酒糟,並進行紫外線阻隔實驗,結果顯示,當厚度足夠時,以甲醇70℃、甘油50℃、70℃及丙酮70℃萃得樣品對於紫外線A及紫外線B能有100%的阻隔;而在陽光下,以甲醇70℃萃取樣品以1:1比例混合護膚乳時,可達71%的阻隔效果;塗抹人工皮的實驗中,也以甲醇70℃樣品混合絲瓜水的效果最佳。本實驗初探得酒糟應用於防曬之可能性,希望能創造環保再生又高經濟價值的酒糟利用模式。

會呼吸的房子?閩東建築的智慧

一般人對馬祖的感受是冬天很冷,居住的石頭屋是否舒適,成為我們想要探索的主題。 在有限的設備及時間之下,透過模擬冬天:風扇吹自製的冷劑,模擬夏天:吹風機加熱的兩個方式所得到的結果,得知閩東建築石頭屋具備冬暖夏涼的特性。 瓦片與水泥屋頂在室外溫度提升時,室內的溫度變化量差不多。 以水氣蒸發可穿越瓦片屋頂得知瓦片屋頂的透氣性佳,在夏天時屋外與屋內空氣流通,達到夏季涼爽的效果。冬天時冷空氣能通過瓦片降低室內溫度,但石頭屋牆面厚度、石材比熱大等保溫措施可弭平此缺失。 將電路系統及鋁箔紙裝在二坡式及五脊四坡式屋頂結構對側,以風吹之,觀察兩種屋頂結構的振動頻率及幅度,顯示五脊四坡式的屋頂結構振動幅度小、頻率低。

「銅」的奧妙-各項變因對電鍍銅的影響

本研究分為兩大部分進行電鍍銅的變因研究。第一部分的操縱變因為改變電鍍銅的基本實驗條件,發現電極距離越近、電壓越大、電鍍時間加長會使鍍上的銅越多但是容易產生黑色氧化銅,而改變電解液硫酸銅的濃度發現10%的硫酸銅可鍍上的銅最多,濃度降低或增加並不會增加鍍上的銅。第二部分主要是研究添加劑對電鍍銅的影響,除了將鍍上的銅秤重外,另外自行研發以簡單的『膠帶撕黏法』想要了解鍍銅的附著力。實驗發現添加氯化鈉與鹽酸會使鍍銅的附著力提升,較不易從被鍍物上脫落,添加氫氧化鈉會使電解液產生氫氧化銅的沉澱而阻礙電鍍銅的進行,添加低濃度硫酸則會鍍上較具有光澤品質較佳的銅。

鑑色~藍染動力進行式

傳統藍染,染個深藍的布,要反覆浸染洗個二、三十次才行,而每一次的洗滌,都是藍水對環境的污染! 我們設計的鑑色儀,光敏電阻吸光儀使各色光照射比色管溶液,讓光敏電阻感光後,測量串接的電阻分電壓大小,可製作檢量線定量染液濃度;染布鑑色儀則是以GY-33顏色感測器校正後,測出同區塊面積的色布RGB值,再以線上顏色代碼轉換工具,轉換成HSB 值來分析染布顏色。 我們創新研究出藍染水車的動力機構,不僅可比較出不同水位、負載物的氧化還原轉速,也成功的加入順逆轉軸之動力輪替,解決長巾藍染不易的問題。 非接觸式的光遮斷感測器精準量測水車運轉時間、簡單比較增加風速或溫度可加速氧化之定色等,讓精準快速的藍染文化成為可能。

分割移動瞥見矩形

此研究主要探討一個任意的矩形將其挖去設定的缺格形狀,接著將矩形分割成數個區塊,以因式分解法、逆推法、階梯狀切割技術、座標位置移動法等研究方法,透過平移、旋轉、翻轉,重組成另一個較小的矩形,探討能否有最少片解,並尋找其中與矩形長寬的關係。研究發現,十種缺格類型能運用特定分割策略,可有最少片數二片或三片解完成重組,進而將圖形逐步擴大尋找出一般化規律。此外將缺格為方型、P字型的矩形,探討階梯狀切割技術進階探究以最少切割片數,嘗試分析多種滿足a2+b2=c2的畢氏三元數組及滿足a2+b2+c2=d2的四元數組,歸納出能以不同的切割策略,用分割移動圖解方式得重組成正方形,並探討其一般化規律。

避債蛾的防護衣—探討幼蟲建造蓑巢的防禦行為及蓑巢對卵、幼蟲、蛹、成蟲的防護研究

本研究探討避債蛾(Eumeta japonica(Heylaerts)) 幼蟲做蓑巢進行防禦與蓑巢對成長各階段的防護。結果一濕度達80%以上與受到重壓因素,幼蟲會脫離蓑巢,離巢後能重做3~10個新蓑巢,幼蟲體重平均是巢重2.348倍、蓑巢長平均是幼蟲長的1.542倍,可使在內幼蟲獲得保護。結果二幼蟲以12.5±4.3gw拉力封住巢口,阻擋天敵入侵;排出軟便混體液含少許鹼性物,對螞蟻有忌避效果;當天敵入侵,體長可縮小0.92±0.23cm,可增加巢內移動或逃避的空間。結果三初齡幼蟲做蓑巢生存率為26%,塗抹體液後升到88%。結果四結蛹絲束能承受589.3±63.5g,保護蛹體安全蛻變到成蟲。

高「巢」「疊」起-探究石蠶蛾幼蟲之造巢特性

本研究對象為石蠶蛾的幼蟲,為了確認此種幼蟲的學名,我們將幼蟲飼養至成蟲,利用幼蟲頭部六個白點及成蟲毛狀翅與斑點特徵,此物種應為寶島紋石蛾(Hydropsyche formosana)。石蠶蛾幼蟲不僅會利用石頭建造巢室,還會利用枯葉、樹枝和藻類,如有藻類則優先使用,如有枯葉則會蓋在巢室頂端。幼蟲在建造巢室時,利用步足搬動和轉動建材,亦會使用尾肢基部和似肛門乳頭的構造推動較重的建材。幼蟲可產生絲線黏結建材,平均一條絲線黏性為0.8gw,但幼蟲結繭時產生的絲線黏性更大,是造巢絲線的29.85倍。造巢絲線黏性會受到水溫和酸鹼度影響,水溫高於27℃、pH小於6和pH大於8,絲線黏性皆會喪失,因此水質對石蠶蛾幼蟲存活影響非常大。

魚兒魚兒迷宮游

本研究以選擇適當的魚種,來探討氣味、光色、群體行動、水溫、不同溶液和音頻對魚行動力的影響。我們發現,讓魚持續走在一個同樣的路線,會成為他們短暫的記憶;和大肚魚相比,螢光魚及金魚靈敏許多;飼料比保麗龍味道重,魚的反應也較顯著;在光色測試中,魚在藍色光遊得較快;魚活動雖然以群體為優先,且螢光魚的隊形都維持在一直線上,一起到終點,但是單獨一隻魚行動所費時間最少;雖然水溫度在20°C〜35°C所花時間平均最短,但是15°C〜20°C所費時間卻是逐次縮短;酒精對於魚活動力大幅提升。而食鹽則無太大的影響;聲波能使魚的速度大幅提升;魚的記性並不短,只要走過,也會有印象且游得越來越快。