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佳作

四邊形內接三角形的面積

本研究從一道科學班入學考題出發,突破傳統代數解法限制,提出創新的幾何作法,並系統性推廣至更廣泛的圖形。透過將內接三角形分為【點邊邊】,與【邊邊邊】的兩種類型。結合使用 GeoGebra 進行作圖與輔助推理。使用正弦定理、餘弦定理與相似形等幾何原理進行推導。探討其內接三角形與周圍多邊形的面積關係。從長方形開始,逐步推廣與觀察,歸納出面積公式的形式,並進一步應用至其他凸多邊形,建立更普遍性的面積關係公式與解題策略。

草酸鐵鉀晶體的生長密碼:探討添加劑對晶體生成效率的影響

本研究以草酸鉀(K₂C₂O₄)與氯化鐵(FeCl₃)反應生成的草酸鐵鉀晶體為主題,探討其成核與結晶機制,並分析多項影響因素,包括溫度、反應物比例、酸鹼、有機溶劑與界面活性劑等。實驗結果顯示,低溫可降低晶體溶解度、提升過飽和狀態,有助於增加晶體產量;其中,FeCl₃與K₂C₂O₄以2:7比例混合可獲得最佳結晶效果。界面活性劑方面,卵磷脂表現尤佳,不僅促進晶體生成,亦提升晶體完整度與致密度。進一步使用無糖豆漿、牛奶、雞蛋等天然食材取代純卵磷脂,亦能達到相似成效,顯示其具成本效益與實用性。此外,本研究亦發現草酸鐵鉀具光還原性,能在光照下迅速將亞甲藍還原為無色,展現其在水處理與環保應用上的潛力。

「過」關斬將-不再為髒污「碳」息

本研究探討過碳酸鈉在衣物污漬清潔中的應用,主要評估其對不同類型污漬和布料的去污效果。實驗結果顯示,過碳酸鈉對醬汁類污漬有顯著去污效果;但對油性污漬效果較差。本研究創新性地採用RGB 色差分析量化去污率,發現不同布料材質對過碳酸鈉的反應亦有所不同,內裡布和排汗布的去污率較高。最適清潔條件為40℃溫水與使用4g過碳酸鈉,過高水溫將降低清潔效果。此外,加入過量過碳酸鈉未必提升去污率。研究顯示過碳酸鈉有良好的去污潛力,並適合於日常衣物清潔,但仍應關注如何解決油性污漬清潔與布料損傷問題。本研究為環保型氧系漂白劑的實際應用提供了量化依據,其無氯、低毒特性更具環境友好優勢。

以線蟲模式探討代糖調控宿主與腸道菌相交互作用機制

代糖是一種低熱量的甜味替代品,雖在過去被認為對人體無害,近年研究卻發現代糖會引起腸道菌相失衡,有害宿主健康,但其機制仍不明。秀麗隱桿線蟲的腸道上皮細胞與人類相似,且腸道共生菌易觀察,適合探討宿主與腸道菌相間的交互作用。本研究以代糖乙醯磺胺酸鉀(acesulfame potassium, AceK)餵食線蟲,發現AceK在腸道共生菌滅活狀況下,能夠藉由減少腸道粒線體自噬作用、上調抗氧化基因sod-3並增加線蟲體內的H2O2濃度,使線蟲壽命延長;但在腸道共生菌的交互作用下,上述效果皆減弱,AceK反倒促使線蟲腸道菌量增加,因此干擾宿主利用H2O2控制腸道菌量的能力,導致線蟲提早死亡。本研究發現AceK會使腸道菌量失衡,並進一步探討過量的腸道共生菌與宿主競爭AceK並影響宿主生理功能之機制。

見光聞聲:以雷射都卜勒震動儀結合深度學習辨認聲音的方向

本研究在探討如何將「雷射都卜勒震動儀」(Laser Doppler Vibrometer, 以下簡稱 LDV)所測量出的一維訊號,進一步轉換出二維資訊,意即聲源的來向。本研究包含兩個部分:以物理推導出系統模型,與利用音檔進行深度學習以訓練AI模組,並根據不同聲源來向進行分類。經過推導,我們發現LDV所輸出訊號與待測物表面之關係。同時,也利用程式模擬待測物受聲波影響後之振動模式。藉此,我們以模擬還原出了LDV所收到的音檔,並與實際錄製音檔比較。最終,我們成功建立了分類準確率將近100%的AI模型,並改善了過去的聲源定位方法。

啞鈴幫我數與運動姿態分析系統

健身房四處林立,健身為現代人所崇尚的活動,人們知道健身的益處,但須持之以恆才能享受,否則容易受到傷害。根據研究證實適當運動對身體的益處大於壞處。傳統啞鈴只是一種健身器材,但也是最佳器具之一,然而每次操作時使用者須自行計算次數,使遺漏次數、多算次數等問題層出不窮,容易造成使用者心理負擔和增加運動傷害的可能性。在作品中我們將啞鈴結合科技,使用時在啞鈴或手機設定次數,啞鈴即可幫助使用者計算次數,也能糾正使用者動作是否標準,當達到設定次數時,啞鈴會發出聲音提醒使用者。系統以ESP32為主控器,搭配6軸加速度感測器偵測慣性運動,介面設計有HMI、心率感測器及藍芽無線傳輸控制,再經由手機APP程式記錄操作者每次運動姿態。

「AI」說笑?AI與人類的幽默感差異探究

本研究探討人類與生成式人工智慧(Artificial Intelligence,AI)在幽默創作上的表現和兩者幽默感內涵的差異。本研究以人類、ChatGPT及DeepSeek為研究對象,分別創作四種類型笑話(諧音梗、雙關語、禁忌、反常識),再請受試者對這些笑話進行量化的幽默評價,並輔以質性分析 了解其評價原因。量化結果顯示,人類的諧音梗與反常識笑話創作顯著優於AI;而雙關語及禁忌笑話創作則皆無顯著差異。另外,質性分析更指出受試者認為AI創作常有「笑點生硬」或「情緒不足」問題;人類創作則貼近日常情境,容易引起共鳴,在整體節奏布局跟反差感方面也較為自然流暢。本研究認為,AI的語言生成雖已有相當水準,但在非文字層面,人類的敏感和靈活度仍較具有創意優勢。

「奈」能可貴:腦中風治療之新希望

據衛福部統計,腦血管疾病穩居國人十大死因,但腦中風在西醫治療的選擇有限。中藥腦得生養腦散(BNG-1 Powder)具抗炎、血管重塑功效。而本研究將探討奈米化 BNG-1 作為腦中風治療藥物的潛力。 利用微乳化技術,將BNG-1水(W)、酒精(E)萃取物包覆於聚氰基丙烯酸丁酯(PBCA)奈米載體,製備PBCA-BNG-1奈米粒子,探討其作為BNG-1藥物遞送系統的安全性和有效性,並評估其於缺糖、缺氧/再充氧(OGD/R)環境對神經細胞的保護作用及血腦屏障(BBB)之通透性。 結果顯示,PBCA-BNG-1奈米粒子能藉由抑制發炎、自噬和細胞凋亡,保護神經細胞免受OGD/R誘導的損傷,亦刺激神經生長因子NT-3表現及神經突觸生長,並有效穿透BBB,提高藥物遞送效率,且以PBCA-BNG-1-E奈米粒子效果最佳。 研究證實,以奈米技術改變BNG-1劑型,有助於未來腦中風治療。

陸遙知馬力——山蛩傳

福爾摩沙山蛩(Spirobolus formosae),分布於台灣北部低中海拔地區,為台灣特有種,棲息在潮濕腐質土或是爛掉的木頭中。馬陸在成長過程中,體長會增加,但體節數不變。大部分的福爾摩沙山蛩體節數在56-62節之間。每節有四隻(兩對)步足,尾部一節沒有步足的,雄馬陸除此節外,第七節也因生殖器而沒有步足,雌蟲步足公式:(體節數-1)×4;雄蟲步足公式為:(體節數-2)×4。高強度震動15分鐘後,馬陸鑽土的深度從平均值5公分變成7.375公分。馬陸為間歇性行走,雌雄無差。不同介質對於馬陸的行走並無太大影響。介質傾斜角度對於馬陸有非常大的影響,到0度以後速率明顯下降,D的速率在90度時甚至接近0。

「黍來寶」玉米廢棄物的隔熱與防撞緩衝包材應用

本研究以玉米廢棄物(玉米苞葉與玉米梗芯)為核心,探討其在隔熱與防撞緩衝材料方面的應用潛力,旨在促進資源再利用與環保理念。研究結果顯示,玉米廢棄物製成的隔熱板材優於市售軟木墊,特別是(0.2 ~0.5cm)的玉米梗芯板材及其雙層設計,展現卓越的隔熱性能。而在緩衝材料實驗中,2cm玉米梗芯的防撞效果最佳,優於市售氣泡布及乖乖粒,顯示其作為緩衝材料的可行性。儘管玉米苞葉因結構鬆散而數據值較差,但可透過密度改良將具應用潛力。本研究證實玉米廢棄物可轉化為兼具功能性與環保性的創新材料,未來可進一步發展加工技術,提升商品價值化與市場競爭力。