全國中小學科展

國小組

浪浪準備好了:AI配對不NG

近年來流浪犬攻擊野生動物已對環境生態造成威脅,改善流浪犬認養現況勢在必行。本研究開發一套多模態AI快速評估與媒合平台,整合聲音、動作與圖片資料進行分析。系統流程包含:建立多模態資料庫、 以梅爾頻譜與 DeepLabCut 擷取動作特徵、分別訓練CNN 聲音模型(準確率71%)與LSTM行為模型(62%),最後再以整合評估模型進行友善度與敏感度等量化指標評分;接著透過串接雲端介面,可自動輸出認養評估報告並即時給出媒合建議。研究首度將多模態深度學習導入流浪犬情緒評估並串接領養流程,期望透過科技減少棄養、降低流浪犬對野生動物的威脅,並促進人犬共融。

不明膠易

棉花糖、軟糖等食品通常使用動物的明膠,不適合素食者食用。植物性原料的開發因此成為了一個重要的研究領域。本研究將探究植物性原料取代明膠的可行性,並進行延伸性的食品加工應用。 棉花糖是利用明膠與打發蛋白製作而成,我們利用多醣類膠體與果醬做為凝膠劑,研究其取代明膠的效果,並以豆類蛋白進行打發,做出純素棉花糖。實驗結果顯示,植物凝膠劑能夠有效替代明膠,能產生凝結性;而豆類蛋白能成功打發讓棉花糖有彈性,這些植物性原料除了能生成質地良好的棉花糖,也能取代雞蛋成功烘培出素食蛋糕。 本研究的結果為食品行業提供了創新方案,更滿足消費者對健康和環境友好的食品選擇日益增長的需求。

綠葉薯光─利用番薯葉綠體偵測皮膚受損程度

紫外光會造成皮膚組織結構受損,臨床上常藉由分析皮膚通透性變化評估其損傷程度,但檢測成本相當昂貴。本研究利用葉綠體能滲入受損皮膚內的特性,以伍氏燈之紫外光激發番薯葉葉綠體螢光,研發一套安全又低成本的創新性檢測方法。此研究發現,照射陽光與紫外光美甲燈,都會增加葉綠體穿透表皮的數量,防曬乳能減緩通透情形。人體檢測發現,皮膚對於紫外光的傷害有迅速修復的能力。然而,長期曝曬產生的曬斑部位,通透性明顯高於周邊皮膚,是不可回復的損傷,因此應避免累積性的紫外光傷害。研究成果顯示,我們所提出的檢測方法能有效評估皮膚損傷程度,為臨床上開發簡易皮膚檢測方法提供嶄新概念。

SDGs小尖兵~AI照護生態植栽塔

本研究嘗試自製生態植栽塔及噴水裝置,以文氏管建置氣水循環魚菜共生系統,使用GAI協助Coding,讓AI照護植物。研究發現:可使用毛細載體照護水耕植物,番茄和馬鈴薯根部成長佳,馬鈴薯蒸散作用明顯。木製學生座椅可製作具穩定性及封閉性的生態植栽塔。馬達功率增加1w,出水高度約增加1cm,二種馬達功率的噴水距離、出水量、濕度及保濕度差異小,但25w功率的植栽塔水循環狀況佳。噴頭旋轉300∘~ 600∘可調出水量。將沉水馬達(6w、15w)連接水管及文氏管抽水可帶入17 ml/sec ~22.7ml/sec氣體流量,是穩定循環的魚菜共生系統。GAI生成程式碼及microbit開發板+iot擴充板的「AI照護生態植栽塔」,可應用於食農教育,在節能及自動化省人力的雙重功效下,實現SDGs促進永續農業的目標。

又大又通透的銨明礬結晶寶石之研究

想做出又大又通透的銨明礬結晶,在濃度上可以選擇15g/100ml,因為濃度太高會凝聚在一塊,顏色不透明;濃度太低則無法形成結晶。 冷卻速度太快,結晶體積會變小;而冷卻速度太慢,會造成結晶偏白且體積也變小。所以使用保溫袋做適度保溫是不錯的選擇。 另外減緩蒸發(結晶量少、尺寸小)、使用蒸餾水(各方面與自來水差異不大)、重複養晶(體積增加、但透明度減少)以及流動(量多但細碎)等變因影響都不是很正面。 適度添加硼酸、稀硫酸及溶解溫度降低可以提升透明度;而氯化鈉與硼酸(溶解溫度60℃)的添加則會提升結晶的尺寸。最重要的是總量增加(濃度不變)的方式不僅可以讓結晶的尺寸、數量皆增加,而透明度也很高,是體積增加但 透明度不減的關鍵!

廢棄物炭化導電的探討

我們在校園取得不要的木頭來進行乾餾導電實驗,比較市面乾餾設備和製作乾餾設備的差異性,再改良乾餾設備及方法和遮光暗箱。實驗發現乾餾溫度超過750度以上,炭化木材都可以導電,連廢紙也可以,實驗結果以檸檬樹炭化亮度最高,檸檬樹乾濕炭化都會成棒狀,但去樹皮無法成棒狀,乾餾時樹枝和粉末填滿乾餾設備,炭化效果最好。自製電池中發現電解液多寡及種類、金屬種類及厚度,隔離膜材質及添加物都會影響到電壓,實驗結果發現電解液以石灰水、電解液愈多、隔離膜用抹布、鋁箔紙厚度越薄,效果最好,最後用檸檬樹碳化磨成粉末自製導電墨水,發現跟膠水種類、比例都有關係,實驗結果以木炭: 膠水=1:1效果最好。

「震」「筋」危坐居安思危─強「筋」健骨的重要性

台灣位於環太平洋地震帶上,「向地震學習」是避免再一次發生重大地震災害的不二法門。1999年的921集集大地震中,有三分之一的房屋倒塌。2016年的美濃地震造成了台南維冠大樓倒塌。2024年4月3日的大地震中,有兩棟三角窗建築在幾秒內瞬間倒塌。本實驗主要以三種箍筋以及我們自行研發的一筆柱中柱箍筋進行評估,並利用我們自製的地震模擬器,測試不同箍筋的研究成果。我們發現傳統箍筋最不穩固,一筆箍筋排名第二,柱中柱箍筋排名第三,而我們研發的一筆柱中柱箍筋最為堅固,合理的建築設計與抗震結構至關重要。

青「渣」——論不同種類的堆肥對甜椒生長的影響

本研究旨在探討不同堆肥對甜椒生長及果實品質的影響。實驗分為堆肥製作與甜椒種植兩部分。首先,比較有氧與厭氧堆肥兩種方法的效率,發現在同樣以土壤、果皮為材料的情況下,有氧堆肥僅需13天即可完成。其次,探討不同材料培養土、咖啡渣等對厭氧堆肥之影響,並分析不同品種條紋、吉普賽、日本紅甜椒在不同堆肥作用下的生長差異。 結果顯示,甜椒品種與堆肥種類會交互影響其生長與果實品質,添加咖啡渣的配方E對三種甜椒皆作用良好,吉普賽甜椒施用配方C有較大的果實,施用配方D則有較高的甜度。也觀察到果實大小與甜度呈現負相關趨勢,但堆肥種類能影響此關係。種植甜椒時應該要找到對每個最適用的肥料,以免弄巧成拙。

先發制勝!巴什博弈獲勝策略研究

巴什博弈是一種減法賽局,規則為:玩家輪流從總數(P)中減去數值(M),最後使得P=0。我們針對3種不同的遊戲規則進行研究,發現「M的條件限制會改變關鍵數字和必勝樣態」,其獲勝策略如下: 1.若M=1~K,關鍵數字為K+1。當P=N(K+1)時,後手保持P=N(K+1)樣態,必勝;當P=N(K+1)+X時,先手先拿取X,然後轉換身分為後手,保持P=N(K+1)樣態,必勝。 2.若M=1~𝑃/2,關鍵數字為2、5、11、23、47…。當P=6×2n-2-1時,後手「保持P=6×2n-2-1樣態」必勝。反之,先手應拿取P+1-6×2n-2,然後保持P=6×2X-1樣態。 3.若M為質數,則關鍵數字為4。當P除以4的餘數為0時,後手「保持P=N×4樣態」必勝。當P除以4的餘數不為0時,先手利用「同餘互補」的模式,先拿走5或2或3,然後持續保持P=N×4樣態必勝。

藍晒圖不只是「藍」晒圖

傳統藍晒圖是利用檸檬酸鐵銨加赤血鹽的光反應,在紙上形成普魯士藍沉澱,再用水洗去未感光部分,留下藍色圖案。我們探究顯色差異創造多重色彩,突破傳統藍晒圖僅有藍色的限制。研究「定影劑」對顯色的影響,發現氫氧化鈉可使日晒區域呈米黃色;並嘗試使用蝶豆花汁、紫色高麗菜汁作顯影劑,搭配不同定影劑創造多色顯影。透過系統性實驗,探討「定影劑、紙張材質、光照度與曝光時間、乾燥方式」對藍晒效果的影響;並研究「顯影劑與定影劑」交互作用的色彩變化。研究中以「色相、輪廓清晰度、色彩對比值」量化結果,並由結果反推實驗變因,讓藍晒圖不只是「藍晒圖」;而是能透過改變製程及配方組合,創造出專屬的客製化作品。