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國中組

AI星捕手-人工智慧探索小行星之可行性研究

本研究探討將AI技術應用於小行星辨識的可行性,並與傳統影像處理方法進行比較。初期使用專家提供的觀測資料,每天針對同一區域拍攝4張照片,並與傳統OpenCV差分結合霍夫轉換等方法進行比較。雖然AI模型具備較佳辨識能力,但對於亮度較低或移動速度較慢的小行星,仍易錯失目標。為提升模型表現,我們採用「連續拍攝疊圖模式」作為改進策略,透過短時間內連續拍攝影像以及影像疊合處理,並加入高通濾波、高斯模糊等機制,進一步強化小行星的移動痕跡與整體影像清晰度。訓練結果顯示,mAP@0.5有效提升至85%、精確率高達90%、召回率亦提升至75%。此外,我們的實驗成果也可作為未來有意導入AI技術從事小行星搜尋任務的機構或團隊在設計拍攝計劃時的重要參考依據。

晶彩人生---探究市售葉黃素飲與自由基之抗氧化反應

市售葉黃素飲外觀呈現橘紅色黏稠狀,去離子水稀釋以光譜儀測量波長在447nm有吸收峰。另以丙酮與正己烷萃取得黃色液體,光譜儀測量最大吸收率於波長450nm。濾紙色層分析法得知含有兩種葉黃素,分為葉葉黃素與米黃黃素,同時也比較菠菜汁與與市售葉黃素膠囊,皆含有葉黃素與米黃黃素。利用芬頓試劑產生氫氧自由基·OH,模擬自由基攻擊視神經時,存在於眼球的葉黃素作為抗氧化劑,與自由基反應,長鏈共軛雙鍵分解成短鏈,黃色消失。並利用光譜儀測量市售葉黃素飲與芬頓試劑反應,為二級反應。最佳反應條件為市售葉黃素飲加水稀釋成原濃度25%,[Fe2+]=0.005M,[H2O2]=0.767M,pH=2.92,反應速率定律式:R=k[葉黃素]2,k=(3.58±1.5)×10-5 1/Ms。

正多面體截角截半

此研究探討正多面體(柏拉圖立體)再進行截角(truncation)和截半(rectified)的情況下,觀察其所形成的截角截半後的圖形變化,即其中一種阿基米德多面體的生成方式,並利用Geogebra電腦軟體模擬繪製,藉此來協助我們觀察並計算截角截半後的圖形周長及表面積,並分析其前後圖形比例之關係。

『蒸』仙!?〜探討仙人掌角質層厚度及刺座與蒸散的關係

本實驗想了解仙人掌角質層厚度和刺座是否對蒸散有影響,結果顯示,刺的長度、數量及密集度與仙人掌的表皮厚度和平均氣孔數有關,刺越長越密集,平均氣孔數越少,表皮厚度越薄。而仙人掌表皮厚度越厚越耐熱,刺越密集越能遮擋光線,可以減少強光的傷害,故刺越密集越耐曬。仙人掌的刺有被紅墨水染色,是由於毛細現象所導致,本實驗中的蒸散量大致呈現有刺大於無刺,而除去刺之後蒸散量下降是由於減少了刺的蒸發量所導致。仙人掌的含水量占其重量80%以上,其莖部有大量的海綿狀組織,可能跟仙人掌針對乾燥環境的適應性有關。蒸散量需要考慮表皮的氣孔總數及表皮厚度,有刺的仙人掌蒸散部位會比無刺仙人掌多,故刺越密集蒸散量就越大。

眾樂樂合成樂團

本研究透過運用AI技術輔助程式設計聲音合成器程式,以探索聲音波形生成與觀察分析聲音頻,實驗透過不同波形振盪器,並調控ADSR參數,與濾波器組合,我們用不同的合成方法,獲得各類樂器聲音的最佳合成參數,再以先前完成的自製樂器加以改進,透過Arduino偵測串聯電阻分壓電路傳遞琴鍵按壓的演奏訊號至電腦,再經由合成器運算合成輸出對應的樂音,藉由選定不同樂器模組實現樂團合奏。在研究過程中,為解決電腦端即時運算合成音色的耗時問題,我們預先合成並暫存不同樂器音色,提升演奏時的反應速度。最終,本研究在開源程式與AI的輔助下開發出一套支援多人即興演奏的音樂合成器系統,提供創新的音樂創作與演出方式,降低傳統樂器練習的成本與噪音問題。

蜿蜒曲折-矩形中心點連線之路徑轉折次數探討

本研究主要在探討𝑀×𝑀及𝑀×𝑁的矩形中,將中心點一筆畫連接後的最少及最多的轉折次數。在最少轉折次數的部分,我們使用直橫線數量法探討直線與橫線的數量,並找出與轉折次數之間的關聯,最後利用反證法進行證明;在最多轉折次數的部分,我們根據𝑀𝑀與𝑁𝑁奇偶數的不同進行分類討論,一開始先利用外圍擴充法找出圖形畫法,最後利用直橫線數量法完成證明。

雙翅目昆蟲背部朝光反應(DLR,dorsal-light response)應用於捕蚊燈設計之研究

本研究探討雙翅目昆蟲(蚊⼦)對光源的「背部朝光反應」(DLR,dorsal-light response)在捕蚊燈設計的應用。根據2024年Fabian等⼈研究,昆蟲依賴光源調整飛行姿態,若光源位於下⽅,昆蟲可能翻轉墜落。因此本研究嘗試調整光源與電網相對位置,藉以了解捕蚊效率差異。更製作同時具垂直與水平網的雙電網捕蚊燈與僅有垂直網的單電網捕蚊燈進行⽐較。 研究結果顯示,垂直網與水平網的捕捉數量比例為2.57:1。⽽加裝水平網的雙電網捕蚊燈平均收集量為0.338克,單電網捕蚊燈為0.115克,重量比為2.94:1。本研究僅透過優化光源與電網的排列方式,即可提高捕蚊效率,可直接應用於病媒蚊控制。

讓「剩食」變「勝食」~綠蕉珍珠的抗性與物性研究

本研究探討過剩綠蕉在食品加工中的應用。綠蕉富含抗性澱粉與膳食纖維,透過檢測不同因素對綠蕉澱粉抗性的影響,研發與製作最佳比例與配方的綠蕉珍珠。結果發現透過烘乾、磨粉等過程可開發適合食品加工的綠蕉粉。以烏龍綠蕉粉與太白粉3:7比例加入1%~3%橄欖油可顯著提升抗性,製作兼具口感與消費者接受度的綠蕉粉圓,經冷藏或冷凍保存其澱粉抗性增加,透過微波回溫較能維持粉圓的彈性、黏性與咀嚼性等口感。本研究比較綠蕉珍珠和市售珍珠粉圓的抗性、水活性、色差、物性等食品特性,不僅提出的綠蕉珍珠製作與保存技術,並提供產品營養標示供消費者參考。不僅能解決綠蕉過剩問題,還能為健康飲食提供新選擇。未來可開發綠蕉粄條、糕點等拓展市場價值。

人人可上手的Direct Air Capture

本研究尋找生活中捕捉CO2的方法,並以Direct Air Capture(DAC)方式探討影響CO2吸收效果的各項因素。在測量方式方面,利用導電度檢量線測量較穩定且轉換數值方便,優於空氣品質偵測器或pH檢量線;在影響CO2吸收效果的各項因素中,溶劑以氫氧化鈣效果優於單乙醇胺與醋酸鉀,且氫氧化鈣濃度越高、風速越大,吸收 CO2的效果越好,但周圍CO2的濃度大小則不影響吸收度;此外,為了探討生活中最佳的DAC捕捉方式,以使用清潔海綿 (或吸附體孔徑約250μm)浸泡高濃度氫氧化鈣溶液來製作DAC捕捉裝置,並放置於有風處,其效果最佳; 孔洞過大或過小,吸收效率都會下降;海綿的碳酸鈣回收率為73.27%。

「釋」在必得──自釀釋迦醋之探討

臺東為釋迦主要產區,然而卻罕見以釋迦為原料所製成的果醋。過熟釋迦在市場上滯銷率高且糖度升高,其經濟價值快速下降。本研究旨在探討是否可用釋迦透過簡易可行的發酵程序轉化為具商品潛力的釋迦醋。以糖度20°Brix的釋迦300克加入0.5克酵母菌釀製釋迦酒,靜置一個月後過濾並稀釋至8%酒精濃度,再以4:1體積比加入液態醋酸菌靜置發酵。結果顯示,未加糖的鳳梨釋迦樣品在第四天即產生醋膜,酸度增加4.32,氣味清香。且鳳梨釋迦在酸度與香氣表現上均優。研究同時發現,相較於精製砂糖,加入二砂糖更能產生乙醇。因此使用即期釋迦不僅可釀製出高品質果醋,亦具備降低浪費、提升農產附加價值之潛力。