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第二名

多霜蠟鼠婦、光滑鼠婦的交替性轉向反應行為探討

本研究驗證多霜蠟鼠婦及光滑鼠婦的交替性轉向反應行為,並探討何種因素會影響此反應。結果顯示,兩種鼠婦皆具有交替性轉向反應,在95%信心水準下,有80%以上呈現此反應。此外,這種反應可連續發生,約87%的鼠婦在3次轉向中,至少連續2次出現交替性轉向。我們進一步探討影響轉向的因素,發現當轉向後移動距離增加,反應頻率就愈低,並且證明沿牆行走會影響轉向方向。最後藉由步態分析證明,鼠婦轉向時的步態與直線移動不同,內側的胸肢站立期比率較外側高,此與前人所提出雙側不對稱腿部運動(BALM)的解釋不同,且為支持此假說的另一項有力證據。

天然水膠組織工程支架之孔洞型態探討

長期以來,若人體發生軟骨缺損,僅能依賴藥物或手術來減緩軟骨損傷,但無法達到修復軟骨之目的。 本研究使用天然高分子進行交聯反應製備軟骨支架,透過溶劑鑄造鹽洗法,控制內層孔洞粒徑及數量,探討不同粒徑大小與添加量之造孔劑對支架物化性質與促進細胞分化能力之影響。透過觀察顯微結構,測試吸水量、降解性、抗壓強度與交聯度,並測試生物相容性與促進前驅骨母細胞增生及分化之能力。 結果發現,造孔劑粒徑大且添加量多的軟骨支架 (170-4),雖抗壓強度僅 0.0177 MPa,每克支架吸水量達 14.72 mL ,浸泡於試劑 30 天後,支架不會明顯降解,且不具細胞毒性,促進前驅骨母細胞增生與分化的能力最佳,因此可作為適用於軟骨缺損修復之組織工程支架,提高軟骨修復之成效。

螞蟻的大鋼牙—探討多樣擬大頭家蟻(Pheidologeton diversus)的大顎構造與覓食和防衛行為的相關性

為了瞭解校園中那些螞蟻具攻擊性及攻擊武器有何特別之處,本研究進行螞蟻族群與行為的調查並以顯微鏡觀察其結構。發現多樣擬大頭家蟻(Pheidologeton diversus)是校園中分布最廣且具攻擊性的螞蟻,牠無螫針和蟻酸,主要是以大顎進行覓食與防衛,而且工、兵蟻的大顎構造也不同,為了解其差異對力的產生有何影響,本研究以自製的力學測試裝置及大顎放大模型進行實驗,結果發現:兵蟻的大顎粗短,但有寬大的頭部,產生的閉合力為工蟻的9倍;而工蟻的弧形大顎細長,有較長且尖銳的顎齒,可產生較大的抓力,讓獵物不容易滑脫;另外兵蟻鏟形的大顎,能發揮力學上斜面的作用,可產生較大的切斷力。工蟻和兵蟻運用彼此構造的優勢,相互合作,能有效率地進行覓食與防衛。

廢木屑的春天~探討前處理提升木質纖維醣化效率

本研究找出木質纖維廢棄物更環保的前置處理方式:木屑過篩縮小粒徑再利用低濃度硫酸、鹼性過氧化氫溶液二次處理,可以提高酵素水解木質纖維效率,且有效抑制不利於酒精醱酵的「羥甲基糠醛」產生。本研究控溫在100℃以下,酵素水解48小時最高達到84%的纖維分解率與57.2%還原醣產率。實驗設計可以大幅減少金屬離子廢液產生與耗能,也能提升目前業界常用酸處理的產醣效率。實驗發現複合式前處理藥劑的濃度最高只需3%且處理時間一~兩小時,可使還原醣產率比酸前處理增加30%。研究中的前處理用於鉛筆木屑和乾燥的果菜廚餘粉末,也都能達到73~83%左右的纖維素水解率,證明研究設計的複合處理木質纖維高效且節能環保。

過目不忘:Sans Forgetica字體的學習效果研究

閱讀、記憶與理解,對莘莘學子們乃至大眾來說,都是每天經歷著的重要日常。有鑑於此,本研究驗證了一款宣稱能藉由理想的閱讀難度來啟動深度認知歷程,進而提升記憶與理解的字體:Sans Forgetica的效果,以及其設計在中文的應用可能,結果發現無論在英文或中文材料中,Sans Forgetica字體都展現出提升記憶和理解的效果。另外,本研究又根據認知心理學的完形理論,提出Sans Forgetica字體效果成因的可能解釋,並以眼動追蹤技術驗證,結果雖不夠強烈,但仍具參考價值,開啟後續研究的方向。

一壓即縮——可壓縮三角錐之發明與研究

在工地或事故現場常用的交通三角錐因形狀固定、體積較大,而不易收納,於是我們針對此不便做出了改良與研究。經過多次實驗,最後,我們決定使用不鏽鋼線,燒製定形後,再用縫紉機將輕盈的紅色雨傘布縫製於上,讓角錐猶如彈簧般「一壓即縮」,即使是孩童也能使用,且如遇到事故,有彈性的布料角錐也能減輕碰撞的傷害。為了提升三角錐的穩固性並加強警示功能,我們用壓克力做了角錐的底座,並在內部配置電路,使三角錐具有聲光警示效果。藉由紅外線感應對靠近的人發出警示音,並於夜晚時,可設定發出不同色彩和亮度的光來警示。經過多次的實驗、測試,終於設計出具備聲光警示與輕巧、好收納等優點的三角錐,期望被各方廣泛使用,減少意外的發生。

金屬防鏽探究

「鏽」是金屬表面因氧化而產生的氧化物或是氫氧化物 是一種氧化反應的產物,金屬的氧化生鏽,在有氧及潮溼的環境中,最容易發生,如果有酸性物質存在,則會加速生鏽,影響金屬生鏽的原因包括金屬材質種類活性大小、氧氣供應、水氣濕度、溫度、金屬浸泡溶液酸鹼性、材質變形處理等因素有關。 本活動探討影響金屬生鏽的因素:金屬材質種類、氧氣、水分、溫度、溶液酸鹼性、金屬形狀、覆蓋物等,我們以簡易材料設計實驗探討金屬生鏽的因素,同時探討防鏽的方法 。

以智慧物聯網建構暗棋對弈機器人系統

智慧物聯 (AIoT) 在生活中逐漸普遍,應用在機器人、智慧家電、語音助理…等各種用途上。本研究將以AIoT概念開發暗棋機器人,可讓任何程式開發者,透過開放的http協議要求雲端應用程式介面(API),開發各種形式的暗棋對弈程式或機器人。暗棋對弈系統基礎架構運作,是具有雲端連線的IPCAM及機器手臂的機器人,系統向IPCAM要求暗棋的盤面影像,再透過卷積神經網路 (CNN) 辨識暗棋盤面,將棋譜提供給對弈人工智慧運算下一步的棋步,提供給機器手臂做出翻棋、移動、吃子的動作。此一設計方便的大量收集棋譜資料庫,作為未來暗棋對弈深度強化學習的資料樣本,AI棋力將可提高,搭配機器手臂作下棋動作,CNN辨識盤面,以AIoT概念架構,可望讓對弈機器人大眾化,逐漸普遍於各個地方。

救從這裡來-圖像式避讓裝置效能之研究

我們曾在新聞上看到聽障駕駛因阻擋救護車的路線而遭到開罰,雖非故意,卻也可能造成嚴重的損害。且現在的車室密閉性高隔音效果佳,若音樂播放聲量過大,駕駛人可能因此忽略救援車輛駛近,造成擋道的情形。本裝置是透過偵測救護車警笛所發出的特定音頻,來判斷是否有救護車駛近。輔以AI鏡頭的視覺辨識功能,自動判斷救護車與本車的距離、來向。並透過圖像式的警示標誌提醒駕駛者有救護車駛近,並提示避讓方向。期望能藉著電子化的偵測和圖形化的提醒,讓救護車更有效率的通過車陣。未來也希望能結合自動駕駛系統,增進道路安全,提高救援效率。

波妞的熱管-氣泡週期性生滅運動的探討

我們經過一系列的實驗,確認鎳鉻絲經由玻璃管壁、水將熱沿徑向傳導給氣泡吸收,類似池沸騰作用,大氣泡會因熱傳導效果差而截斷傳熱,降低吸熱效果;同時因氣泡往下方冷水庫延展擴張,除了經由冷管壁傳導、冷水對流置換來散熱外,膨脹變大的氣泡也因表面積的增加而加大了輻射散熱作用。因此,要使波妞的熱管形成大氣泡,且能穩定持續地週期性生滅,需要使其儲熱與放熱速率達到一個動態的平衡,故我們僅能在特定的實驗條件下看到這個現象。此外,在進一步的實驗中,我們將波妞熱管設置了上、下兩個加熱區,意外看到了大氣泡的耦合作用,十分地有趣,也應用作為我們突破管徑過大實驗限制的方法。