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佳作

角鴞直播間-北部領角鴞的育雛研究(以新店淺山為例)

由於人類的開發,領角鴞繁殖時依賴的大樹逐年減少,因此本研究在校園中設置人工巢箱,希望提供領角鴞適當的育雛環境,並在巢箱內架設紅外線攝影機,利用錄影畫面研究領角鴞親鳥的育雛過程、行為和食性,觀察時間自2021年1月至5月中旬,研究發現領角鴞成鳥生蛋前會對多個巢箱進行探巢,探巢行為有鳴叫、觀察和整理巢箱,蛋平均孵化天數約為28天,幼鳥孵化到離巢天數大約為25天。孵蛋和育雛期,母鳥外出高峰時段為剛入夜與天亮前,育雛期外出次數與時間都較孵蛋期多且長。公鳥繁殖期間擔任捕捉獵物給母鳥進食或是餵食雛鳥的主要角色,新店淺山區域領角鴞繁殖期食性以外來種斑腿樹蛙為主食,架設巢箱吸引領角鴞繁殖有抑制斑腿樹蛙的生物防治功能。

人工智慧進行汙染因子的模式及時序分析

本研究蒐集松山、新竹、沙鹿、台南、前鎮、台東六個北中南東空品測站的空氣汙染和 氣象因子資料,並用人工智慧:決策樹、邏輯回歸、支持向量機、K–平均演算法、ARIMA 分析 PM2.5、PM10、O3 的時空分布模式及汙染預測模型,研究顯示 PM2.5、PM10 污染好發 特性相似,冬季汙染皆較嚴重,並與 CO、NOx、NO 及風速具相似時序節律;以汙染因子 預測 PM2.5、PM10 皆有好的效果,其中 CO 為決定性因子,氣象因子的預測效果較汙染因子 差,且各測站預測模式不盡相同。 O3 汙染多為偶發時序節律不明顯,通常不伴隨 PM2.5、 PM10 汙染,又因 O3 源自 NO 光化反應,汙染及氣象因子預測皆比 PM2.5、PM10 好。

大珠小珠落鋁盤——探討三重萊頓佛羅斯特效應之液珠碰撞

本實驗利用自製的鋁板加熱,觀察不同條件下(液珠體積、液珠質量、鋁板溫度),水珠的萊頓佛羅斯特效應。我們找到了水、乙醇、乙酸乙酯的萊頓佛羅斯特點,依序為200℃、125℃、120℃。並且發現水珠體積和直徑立方成正比關係、恢復係數和水珠質量成反比關係、直徑立方與溫差乘積與液珠吸收熱能成正比關係。

敲出瓶外之音

本研究將裝入定量純水之量筒放入容器中,敲擊量筒,並探討量筒外水量、水位與頻率變化之關係。研究後發現,敲擊量筒後,會產生相對低、中及高三種頻率,其訊號強弱與量筒內外水位高低有關。 我們以水位高度代替水量,來驗證影響頻率變化的僅為靠近量筒內外之有效薄層水體,結果顯示,當水位高度達一定,就能滿足共振條件,而非整體水量。量筒外水位對頻率之影響呈階段性,第一階段頻率變化不明顯,第二階段頻率隨水位增加而降低,第三階段薄層水體達共振條件,頻率持平。 此外,當水位高度一樣,內、外薄層水體相差不多時,頻率可能會相近,但大部分是量筒外有水時較低,推測可能因量筒厚度、底座或量筒內外水體存在空間不同造成之結果。

STOMP-自製電音BAND

本研究目標旨在完成多人合奏、原音重現的自製樂器,透過Arduino作為傳遞訊號的中介,並以電腦對應輸出不同樂器的實際音色。在系統架構上,我們利用Arduino的類比訊號,讀取電壓值轉換成字串對應音階,實際錄製我們想要的樂音建立音源資料庫,以視覺化圖形輔助音階表現,隨時對設備進行調整,完成撥放系統的模組。實驗過程中,我們測試了兩個世代的訊號傳輸系統,最終以分壓原理為知識架構,焊接可變電阻,形成有效、穩定的訊號傳輸。其次,以生活上的紙箱素材、Cat6雙絞銅線、鋁箔紙自製耐受恢復力高、導電性高的琴鍵結構。最終,透過以上的研究歷程製作出虛實整合的電音樂團(BAND)。

探討霧的散射光

本實驗利用光譜儀測量煙霧和水霧的散射光,探討當煙霧與水霧濃度、與煙霧距離、與煙霧和水霧夾角不同時,散射光的特性與能量變化趨勢。結果顯示,同光源下,水霧濃度越高,散射的能量越強;且不論在煙霧還是水霧中,波長越短,散射光強度越大。同濃度下,與煙霧距離越遠,散射光強度越低,其強度與距離平方的倒數成正比。同濃度下,散射角度越接近0和180度,散射光強度越大;散射角度越接近90度,散射光強度越小。

「視」不可擋

本研究旨透過「三視圖」的認識與研究,利用「貼盒法」進行其反向思考,找到多生三視圖的種類與樣式、規律性及積木塊的極值,並推廣到4×4×4的方塊,甚至n×n×n。最後由顏色、數字的介入,使三視圖產生獨一性,並加以延伸其概念,發展出「數獨積木」的玩法。 在研究「三視圖」的過程發現到前視圖與右視圖的視角交會處的個數≤(前視圖視角個數∩右視圖視角個數)就會產生多生三視圖,極值也會隨著三同圖或二同圖等,規律有所變化。過程中不僅助於培養學生觀察能力、空間想像能力、形象思維能力和幾何直觀能力,對於發展空間概念,更是有一定增強作用,希冀透過我們發明的「數獨積木」可以讓這些概念更能夠被大家廣泛接受。

清潔溜溜河底撈—探究河流中攔截塑膠垃圾裝置之效能的微型實驗

我們關切河流的塑膠垃圾汙染問題,發現「水流方向和擾流狀態」是影響河流中攔截塑膠垃圾裝置的重要因素,所以進行微型實驗探究其效能。 我們實地探勘了淡水河下游及其能攔截塑膠垃圾的裝置,依據河流曲流設計微型模擬箱,以觀察水流的樣態。首先我們歸納出:「水平面水流的分流」、「垂直面水流的擾流」、「曲流凹岸河道的回流」,並進一步探究不同的攔截塑膠垃圾裝置與水流的關聯性,例如以攔截索改變水流分流、以水管泡泡製造水流的擾流、利用曲流凹岸河道的回流找出較佳攔截位置等。 河流的實驗模型一般大且昂貴,但我們設計出河流的微型模擬箱,能清楚觀察水流的不同樣態,也能找出攔截塑膠垃圾裝置的較佳效能,據此建議河川管理單位參考。

運用疾病軌跡搭配深度學習偵測胰臟癌風險

目的:在台灣,胰臟癌雖非癌症發生數最高,但85%為末期,五年存活率小於5%,有癌王之稱。如何早期偵測胰臟癌風險,一直是醫療上的重大議題。本研究運用時間矩陣搭配深度學習進行大量變數之胰臟癌風險偵測。 方法:健保資料庫收集國人疾病、用藥等結構化資料,可藉此反映每人健康狀態。將三年內診斷與藥物碼轉為時間矩陣,以卷積神經網路訓練,訓練組與測試組比例為9:1。 結果:共計案例組1095名及對照組10950名,訓練後測試組表現之AUROC(area under the receiver operating characteristiccurve)為0.937,六十歲以上及以下AUROC分別為0.846及0.897。 結論:結論:能將診斷、藥物、時間轉成矩陣,是以疾病軌跡預測胰臟癌風險,且能找到新特徵,未來搭配健康存摺,為低成本、快速、大量的胰臟癌數位快篩。

絹雲母促進生物膜發育應用於提升土壤介質保肥能力之研究

本研究旨在確認加入絹雲母培養的菌液是否可提升生物膜產量,進一步提升保肥能力並幫助作物生長。研究結果顯示,菌液中加入絹雲母確實可以提升生物膜產量及部分菌株的菌液黏度,且這可能和絹雲母具有恆定pH值的功能有關。而在模擬土壤實驗中,菌液加入絹雲母後有較高的多醣含量,並且進一步提升保肥能力,且分別可減少31%的鉀肥以及17%的磷肥流失量。最後將絹雲母菌液做為保肥製劑應用於尖葉A菜(Lactucasativa)的種植,實驗結果顯示:加入絹雲母的菌液與未加入絹雲母的菌液組別相比,提升了30%的收成量。本研究結果顯示,絹雲母菌液可實際應用作為保肥製劑,透過恆定菌液pH值,促進生物膜發育,提供土壤穩定的高多醣含量,進而提高肥料之利用率而幫助作物生長。