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四等獎

昆蟲拍翅的氣流研究

本實驗藉由肥皂泡膜色彩擾動觀察拍翼機拍翅時周圍的氣場流動,用以模擬昆蟲拍翅時流場模式,利用肥皂泡膜黏滯係數和空氣相似,且有色彩擾動等特性觀測拍翅機的渦流流場。並利用泡膜厚度與顏色關係,畫出厚度梯度圖分析渦流相較於風洞,肥皂泡膜的流場即便在拍翅機經過的後方依舊能清楚呈現,但風洞在拍翼機後方的流場則會因為擴散而消失。

使用機械手臂實現黑白棋之人機對弈

由工業4.0智慧生產的啟發,建構機械手臂進行人工智慧黑白棋之對弈系統,透過視訊分析棋面資料,輸入人工智慧黑白棋遊戲判斷。依據結果指揮機械手臂進行落子、取子的動作,人機對奕過程亦會判斷有無不合理的地方,以維持棋奕的規則公平。擷取雲端攝影機的盤面影像,使用霍夫找圓演算法取得棋目位置,透過彩度與明度分析黑子、白子或無子,黑白棋AI程式再透過遊戲樹演算決定落子、取子位置。透過畢氏定理及餘弦定理將棋子位置的立體座標轉成工具座標,再傳送至主控伺服器以指揮機械手臂進行正確的動作。透過減輕重量及使用彈力平衡力矩改善,機械手臂可改善硬體準確度,重現率測試達85%以上。黑白棋AI程式棋力可以與黑白棋app的3級力敵。視訊判斷棋局在調整適當彩度明度後可達100%正確率。透過演算法指揮機器手臂下棋,棋局中完成正確動作可達80%以上的成功率。

勻稱分割

本研究主要透過不同的向度與規則,延續之前的研究。我們證明了頂點組態僅含有單一種秩數的 勻稱分割共有5種;頂點組態中含有兩種不同秩數的 勻稱分割,其 的最大值為5,共有13種;頂點組態中含有三種不同秩數的 勻稱分割,其 的最大值為4,共有3種;而頂點組態中含有 種不同的秩數的 勻稱分割在 時無解;最後,我們透過GSP軟體將所有解的圖形繪製出。

蒙地卡羅法模擬光跡與病變診斷驗證

此報告是利用蒙地卡羅法模擬光子在組織內的行徑軌跡,並且依照生物組織成分的光學特性,了解頻譜變化。以皮膚組織為例,可分為表皮與基質,依照其成分巨觀量測到的光學參數(如:折射率、吸收、散射及非均向係數),調整光子微觀的位置、方向和能量,藉此累加統計光子的反射、吸收及穿透狀況,解釋組織光學所觀察到光子走越深穿越遠的現象,與對應生理的巨觀的反射光譜變化。模擬數據中可看出波長越長對於病變組織反射率的變化越為敏感,與文獻中病變資料比較,可對應其提供的結果;並且我們延伸探討在紅外光的結果,此範圍的光為生物窗,其穿透深度較深,可以增加應用範圍。

DCPIP變色比一比

“藍瓶反應”是一個常見的趣味實驗,以亞甲藍的藍色←→無色瞬間的變化令人稱奇。經過實驗,我們從許多不同的染色劑中,發現除亞甲藍之外,亦有能夠進行藍瓶反應的──“DCPIP”。於是我們進一步探討“DCPIP”的結構,並探討其可能的反應過程,及在不同條件下之反應速率。於是我們就發現了不僅葡萄糖、果糖、半乳糖可出現藍瓶現象,只要可以繼續氧化的官能基(例如羥基或醛),在其官能基附近有拉電子基的存在,亦產生效果絕佳的藍瓶反應。 亦以葡萄糖本身為探討的主題,到底是哪一個官能基最有可能先開始反應?也探討DCPIP、氧氣、葡萄糖及氫氧化鈉四者之間可能發生的機制。我們也發現了藍瓶反應的現象要發生,四者的條件缺一不可。另我們亦以氧化電位及還原電位去探討其中可以變色的原因。於是就慢慢揭開藍瓶反應神秘的面紗。

簡易方法測量勞侖茲力

在一個壓克力製的長方形盒中放入兩層濃度不同的食鹽水,將一隻尖端磨平的針頭水平置放在盒中,針頭出水口恰沒入上層濃度較小的食鹽水中,針頭以橡皮管和滴定管相連,滴定管灌滿染料水溶液,打開活栓瞬間,染料在食鹽水中形成漩渦偶極子,由漩渦偶極子移動距離隨時間的變化,可求得染料作用於食鹽水的慣性力。等位線與電場實驗的電場形成盤放入兩層濃度不同的食鹽水,用兩片平行金屬板做電極,在食鹽水面上放一磁鐵,磁鐵下方滴入數滴染料,食鹽水中的離子受電力、勞侖茲力及黏滯力作用亦形成漩渦偶極子,由漩渦偶極子移動的距離隨時間的變化可求得勞侖茲力。

以魚類耳石探討A.MAMORATA的生長和迴游特性

鱸鰻(Anguilla marmorata)曾經是台灣的保育類動物,雖然於2009年解除其保育類身分,但對於其生活史目前所知仍然非常有限,相關論文也很少。本研究欲藉由鱸鰻耳石上出現的年輪、日周輪以及微量元素之分析,來重建鰻魚的生長及洄游環境史。我們利用台灣大學漁業科學研究所採自菲律賓的野生鱸鰻和海南島的養殖鱸鰻進行分析,並且和已經發表的日本鰻(A. japonica) 文獻比對,以期歸納出鱸鰻的生活史以及棲地利用的特性。本研究的耳石測量在台灣大學漁業科學研究所進行,魚類耳石鍶鈣比則利用中央研究院地球科學研究所的電子微探儀(EPMA) 進行分析。結果發現鱸鰻自海中孵化後約莫經過130天會回到陸地的淡水環境成長,這與日本鰻回到陸地鹹淡水環境成長的特性有很大差別。這項發現對今後鱸鰻保育工作的環境管理措施,具有參考價值。

草藥對癌症轉移之影響

癌症轉移是大部分癌症治療失敗的主因。癌症轉移涉及癌細胞不正常活化周圍蛋白水解酶並將胞外基底膜基質(ECM)降解,讓細胞得以轉移至其他器官。本研究聚焦於研發可以阻止癌細胞侵襲其他組織或轉移的藥物,並期望能以藥物控制蛋白水解酶的活性,進而達到降低癌症轉移的機會。我們發現兩種草藥萃取物(MSL-G和MSL-H)可有效地抑制肝、肺和攝護腺癌細胞的移動侵襲力。實驗結果顯示,此二草藥萃取物可有效抑制基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase 2 and 9 (MMP2/9))的活性,並促進金屬蛋白酶抑制蛋白(TIMP1)的表現。因此這兩種草藥萃取物可能促使TIMP1的表現進而抑制MMP2/9的活性,或同時具抑制MMP2/9的蛋白酶活化機制,並指出此兩種萃取物具有開發為抗癌藥物之潛力,計畫將利用動物實驗進一步驗證此藥物對癌症轉移的效用。

多方塊的塗色問題

在本篇研究報告中,主要討論一個關於多方塊的問題:給定一個多方塊,試找出n的最小值使得在無限大的棋盤上,可以塗上n種顏色並且使多方塊沿格線無論如何放置,都不會蓋到重複的顏色。一開始先以V形三方塊的情況開始討論,之後將單方塊至五方塊的所有情況都有系統地討論完畢。 為了給出顏色數的估計,考慮同時適用於所有k方塊的情況。也就是說,要找到一個塗上n種顏色的無限棋盤使得無論任一個被選定的多方塊怎麼被放置在棋盤上,都不會覆蓋到相同顏色的格子。本篇研究成功地給出了此問題的精確解。 除了上面一種估計之外,本篇研究也考慮了矩形多方塊的顏色數,並試圖以之給出所有多方塊所需的顏色數之上下界。最後我得到k方塊所需的顏色數至多為8(k+1)2/25.

絲絲入扣-可發光高分子奈米纖維之探討

過量的紫外線易引發皮膚病變。因此,我希望找出一種能將紫外光轉為有益皮膚之可見光的方法。我以可發光高分子奈米纖維為素材,嘗試了兩種不同的方法。第一種為利用可發光之PFO、PFBT高分子來製造纖維。發現藉由添加特殊基團(BT)修飾,可改變纖維放光波長。另一種為使用聚乳酸混合聚集誘導發光特性(AIE)小分子。在比較各配方後,以HPS小分子與PLA 120 mg/mL溶於二氯甲烷:二甲基甲醯胺(7:3)製出的纖維最佳。而經由光譜圖的觀察比較可證明:電紡的拉伸特性及奈米尺寸的高比表面積,更能增加纖維的發光效率。期望未來能將其運用於光療面膜、抗紫外線衣物等方面。