全國中小學科展

佳作

太陽能長滯空定翼無人機- 4G LTE 遠端影像數據監測及應用於 PM2.5 之分析

世界各地也開始提倡能源永續發展,又因近幾年無人機相關產業日漸增加,我們團隊決定把這兩個趨勢做一個整合,透過太陽能輔助系統讓傳統無人機的續航有所提升,未來搭載 各式感測元件與攝像頭的組合與搭配可運用在各式場合作探勘與量測之作業。

守護食品賞味期~RFID智慧標籤

本研究自製電解質電子標籤,結合物聯網(IoT)溫溼度及RFID傳感設備,以食品包裝內溼度與導電量變化及無線射頻辨識技術,進行食品最佳賞味期的判別。研究發現:食鹽電解質溶液導電佳,一般濾紙載體導電效果優,廚房紙巾載體電流傳導時間短,皆可作為電解質載體。電解質濃度越高,溶液或載體的導電量越高。電解質電子標籤受潮時間越長,水分越高,導電量越高,受潮一段時間後可以干擾RFID傳感器運作。廚房紙巾RFID智慧標籤干擾速度優於一般濾紙,保鮮盒包裝優於夾鏈袋包裝。導電量在明顯的受潮反應後逐漸平緩,一般濾紙RFID智慧標籤高於廚房紙巾,大尺寸包裝高於小尺寸包裝。運用自製之RFID智慧標籤及撰寫商品結帳程式可以守護食品賞味期,保障消費者權益。

水熊蟲分類與建立模式生物系統評估

大生熊蟲屬 (Macrobiotus)對環境壓力較敏感,其在面對環境壓力 (strss)會進入隱生具有作為重複使用模式生物潛能,以減少模式生物倫理問題。本研究以二叉檢索表和支序分類學鑑定南勢角山水熊蟲分布,以利收集實驗動物。並評估水熊蟲短期暴露(20分鐘)於不同壓力下半數隱生時間、半數恢復時間與半數隱生濃度,發現水熊蟲在鹽類壓力下半數隱生濃度為0.64%氯化鈉及1126 mg/L硝酸鹽氮;在1~4 ppm銅離子存活率分別為87、76、60以及0%,半數隱生酸鹼值為pH 5.08,而其在20000 ppm二氧化硫壓力無法存活。重複試驗水熊蟲在氯化鈉與硝酸鹽氮壓力下的形態、半數隱生時間及存活率無顯著差異,故推測水熊蟲具高潛能發展為重複使用模式生物,未來將探討其在長期暴露下的耐受度並評估其重複使用性。

球面n邊形的孟氏共線與西瓦共點定理

本文主要在探討平面幾何學中的兩個重要結果—三角形中的『Menelaus定理』與『Ceva定理』推廣到任意的『球面n邊形』的相對應結果,對於任意的球面n邊形,我們分別找到了『球面n邊形的Menelaus共線定理』與『球面n邊形的Ceva共點定理』的一般化結果。

列表著色可約構形之建構法

圖的著色問題為現代數學的一門學問,而列表著色為一般著色問題的推廣,許多研究皆致力在探討各式的充分條件,使得圖可以完成列表著色。在數學歸納法的證明過程中,經常需要利用『可約構形』的概念來化簡圖形,進而確保能完成圖的列表著色。若圖在邊上具有方向性,則稱此圖為有向圖。我們的研究是利用圖在邊上的定向關係,創造一個多變數的多項式,在代數式上運用鴿籠原理,藉著尋求多項式函數值為非零值的可能,證明列表著色方法的存在性,並能有程序性的設計一系列在列表著色中的可約構形與演算法。

肝臟「IN」了沒?以人工智慧評估肝纖維化

嚴重的肝纖維化將導致臺灣十大死因之一的肝硬化,因此肝纖維化的程度評估對肝病的診治及研究極其重要。肝臟病理切片利用特殊染色如馬森三色染色法(Masson’s trichrome stain),可以清楚呈現不同程度而不等量的膠原纖維。臨床上最常使用Ishak fibrosis score評估肝臟切片纖維化的程度,可分類為7級,從0級的正常肝臟、輕微纖維化的1級至最嚴重的6級(肝硬化),然而病理醫師常因缺乏第二意見而有診斷不一致的問題。本研究將肝纖維化的檢體照片依照Ishak Score分級,訓練Google開發的Teachable Machine (GTM)人工智慧深度學習軟體。再以獨立照片反覆測試人工智慧模型,檢驗病理醫師與模型判讀的差異,加以調整改善。期望本模型可以輔助臨床診斷,在醫療資源相對匱乏的地區,也能簡便地做出即時精確的診斷。

正n邊形上不連續頂點所構成內接多邊形之研究

從正n邊形的頂點、各邊中點的選取定義出「正n邊形上不連續頂點所構成內接k多邊形」。 一、k的範圍限制 [(n+1)/2]≤k≤n 二、數量遞迴關係式 T_n (k)=T_(n-2) (k-1)+T_(n-1) (k-1) 三、數量總和 T_n=∑_[(n+1)/2]^n▒〖n⋅k!/((n-k)!(2k-n)!)⋅1/k〗且T_n=((1+√5)/2)^n+((1-√5)/2)^n,n≥5 四、種類 R_n (n)=1_ ,R_n (n-1)=1_ ,R_n (n-2)=[(n-2)/2]_ , R_n (n-3)=[(n-4)/2]+[(n-7)/2]+[(n-10)/2]+⋅⋅⋅+[(n-3m-1)/2] 五、種類公式:取(n-k,2k-n)=d且d的因數為d_1,d_2,⋅⋅⋅,d_w, φ(d_i)表示不大於d_i且與d_i互質的正整數個數 (1) k為奇數 R_n (k)= 1/2k ( ∑_(i=1)^w▒〖φ(d_i)〗 (k/d_i )!/((n-k)/d_i )!((2k-n)/d_i )!+k∙((k-1)/2)!/[(n-k)/2]![(2k-n)/2]!) (2) k為偶數,n-k,2k-n為奇數 R_n (k)= 1/2k ( ∑_(i=1)^w▒〖φ(d_i)〗 (k/d_i )!/((n-k)/d_i )!((2k-n)/d_i )!+k∙((k-2)/2)!/((n-k-1)/2)!((2k-n-1)/2)!) (3) k為偶數,n-k,2k-n為偶數: R_n (k)=1/2k (∑_(i=1)^w▒〖φ(d_i)〗 (k/d_i )!/((n-k)/d_i )!((2k-n)/d_i )!+k/2 (((k-2)/2)!/((n-k-2)/2)!((2k-n)/2)!+((k-2)/2)!/((n-k)/2)!((2k-n-2)/2)!+(k/2)!/((n-k)/2)!((2k-n)/2)!)) 六、T_n、R_n可能是新發現的數列。 七、正n邊形上m等分點不連續頂點所構成內接 邊形 遞迴關係式 T_((n-2,m)) (k-1)+m⋅T_((n-1,m)) (k-1)=T_((n,m)) (k) 數量總和 T_((n,m))=∑_[(n+1)/2]^n▒〖n⋅k!/((n-k)!(2k-n)!)⋅1/k〗⋅m^(2k-n) 八、正n邊形上m等分點不連續頂點所構成內接多邊形,皆可由aa拼板、ab拼板、bb拼板組合而成,並找到各拼板的種類個數。

改變流體速度的通道 – 特斯拉閥

本研究主要針對特斯拉閥的概念自製通道,探討通道擋板以及通過液體對於順、逆流差異進行探討。我們使用車床切割壓克力形成各式通道,並拍攝流體經過的過程、計算流體的順逆流差異。結果發現:以擋板形狀及排列方式而言,交叉三角形的順逆差效果最好;通道寬度則是寬度越寬流速就越快,因此擋板凸出程度越多流速就越慢,且凸出程度越大,順逆差異就越明顯、擋板間距在 2.8 ~ 3.2公分時順逆差異最佳;水溫提高雖有助於提升順逆差,但卻會因流體寬度變窄的影響而效果變差;流體的黏度愈小,順逆差異就愈明顯。

火箭向量噴嘴控制和設計之研究

在航太工程中,多數的載荷(Payload)都因成本預算問題等無法決定軌道方位與位置, 所以當火箭能夠進入量產和縮小化時,就能有效的將成本降低。我們就以等比例縮小火箭模 型探討控制制導方法做為研究專題。這個專題中,我們以模型之控制構造和控制方法作爲核 心。開發出利用陀螺儀MPU6050之資料經由Teensy 4.0和C++程式的運算輸入PID模型,並且 反應在伺服馬達MG996R上,最後裝上3d列印的可動式噴嘴上進行研究。

皮革的泡澡攻略

在這次的研究中我們嘗試採用植物染的方式來染皮革,因文獻中並沒有皮革植物染的相關資料可以參照,我們參考動物性材質的布料如蠶絲、羊毛的相關文獻來設計實驗,染劑則選用天然的中藥茜草與山梔子。 研究中發現與染布不同的是,染皮革時要加入滲透液才能讓顏色更均勻附著在皮革上。而加入不同的媒染劑,可以變化染出來的皮革顏色,明礬會讓染劑在皮革上顏色變得更鮮豔;加入醋酸銅染出的皮革變成咖啡色;醋酸鐵會讓皮革顏色偏黑。浸泡時間的長短也會影響皮革的顏色變化,溫度也會影響皮革呈色,我們將變化依次紀錄,找出規律,從而在皮革上染出想要的顏色,最後塗抹表面處理劑防止氧化褪色,並配合皮革工藝製作出兼具美觀與實用的皮革文創商品。