全國中小學科展

四等獎

NoDistort: Drawing Distortion Recovery System for Shaky Screens

在這個智慧型裝置普及的時代,觸控螢幕已經深入人們的生活。隨著手寫輸入法、滑行輸入法等筆跡輸入系統的完善,其也成為人們與裝置互動最重要的工具,卻也常因為搖晃造成輸入的筆跡變形。為了改善人們在不穩定環境下的輸入體驗,本研究提出了“筆跡變形修正系統”。 通過結合內置感應器的資訊,系統估計裝置的運動軌跡,並以提出的屏幕-手指互動模型恢復失真的筆跡。 研究中使用了一種不需要額外儀器的校準方法校正感應器誤差,再套用本研究所開發之變形修正演算法,成功在生活中恢復失真筆跡並證明了其有效性及必要性。經過數代的改進與實驗參數優化,修正效果已大幅提升。

植物百寶箱-利用冷熱蒸散之環控建構植物生長最佳環境

全球性氣候變遷,一般的種植常因無法順應調節而產生病害,合併蟲害傳染時更須使用化學農藥。現今新興的農業設施有溫室栽培、魚菜共生及植物工廠等,但仍存在著介質控管、溫濕度控制及成本過高等問題。 本研究自行設計製作「植物箱」,運用替代光源及冷熱蒸散原理,模擬取代自然環境中之最佳光照、溫度與溼度,建立適宜植物生長的環境。實驗結果顯示:一、T5燈管能模擬陽光的輻射熱能和光度,配合紅藍光比例及定時器,可控制光照時間及取代陽光照射。二、水冷機控制貯水槽溫度,結合風扇向上吹送,有助水氣蒸發與凝結,達到溫度控制。三、溼度控制器結合風扇向下吹送,有助水氣吹送,形成循環對流,達到溼度控制。四、自製密合及低功率的「植物箱」為智能環控,可避免病蟲害及農藥的使用。 在未來可創造極大的經濟價值,以更節能環保的方式與地球永續共存。

Flexible Thermoelectric Module Application in Therapy Usage for Human Body

福島核災的發生,更凸顯能源的重要性;又因近年來廢熱總量不斷提升與全球能源需求量增加,本研究利用熱電晶片冷端與熱端的溫度差產生電的特性,將環境廢熱回收成為可用的電能。 本研究設計之可撓性熱電晶片成功改良傳統熱電晶片的兩點缺點;其一 : 傳統的硬式平板狀晶片無法配合不同環境空間而改變其外型,其二 : 硬式晶片的表面為陶瓷片,較易摔破導致晶片毀損,本研究之可撓性熱電晶片改良以往熱電晶片的陶瓷基板材料,改用具有可撓性的FCCL材料作為基板,因此可完整吸收表面彎曲物體的能源並將熱能轉換成電能。本研究之可撓式熱電晶片成功大幅降低熱電晶片之成本,有利於未來大量生產,成功應用人體體溫發電,同時也可利用Peltier效應,作為醫療用冷敷或熱敷之器材。

學習目標行為的機器學習系統──以獎勵回饋去蕪存菁修剪人工神經元

本研究利用回饋機制修剪人工神經元的方式,可在較短時間內達到較高的目標行為學習正確次數。這樣的系統設計源於生物行為的啟發,因為回饋機制能直接影響決策中樞的神經元,而非只是影響動作本身, 在達成目標學習上會更直接、快速。以傳統強化學習 (Reinforcement Learning)系統為例,本研究模擬結果顯示,若回饋機制影響動作本身,目標達成正確率只有 19.14%。而若獎勵回饋到神經元的修剪上,則相較強化學習提高超過 2 倍的正確率。甚至,隨機修剪神經元也可相較強化學習提高 1 倍的正確率。顯然地,本系統能確實提高正確次數並縮短目標達成時程。利用回饋機制修剪人工神經元,可為強化學習在目標學習上遇到的困境,提供一個新的思考方向,實務應用上,可彌補強化學習在學習行為上無法一般化的缺點。

高分子包覆之牛血清白蛋白/穀胱甘肽金屬奈米螢光團簇及葡萄糖氧化酶複合材料於葡萄糖檢測與應用

本研究使用牛血清白蛋白(BSA)、穀胱甘肽(GSH)、金屬離子合成金屬奈米螢光團簇,並以正電高分子包覆金屬奈米螢光團簇及葡萄糖氧化酶(GOx)形成複合材料。此複合材料中的葡萄糖氧化酶與葡萄糖反應,製造出過氧化氫,以過氧化氫改變金屬奈米螢光團簇表面特性,使螢光強度減弱,間接偵測葡萄糖濃度。 本研究探討出合成金屬奈米螢光團簇之最佳條件——以穀胱甘肽輔助之牛血清白蛋白金奈米團簇(BSA/GSH-Au NCs)可產生最佳螢光效果,並分析出金屬奈米螢光團簇之螢光淬滅效果與葡萄糖濃度成對數函數,其檢量線之相關係數為0.994,且金奈米團簇在血液中對葡萄糖具有專一性,可穩定進行血糖檢測。另外,本研究找出最適當的正電高分子殼聚醣(chitosan)及其最佳包覆濃度0.05%,用於包覆金屬奈米螢光團簇及葡萄糖氧化酶。最後以殼聚醣包覆之牛血清白蛋白∕榖胱甘肽金屬奈米螢光團簇及葡萄糖氧化酶複合材料(BSA/GSH-Au NCs / GOx @ chitosan)進行葡萄糖檢測,其螢光強度變化量與葡萄糖濃度之對數檢量線相關係數為0.971。本研究開發出一套靈敏、快速、穩定的葡萄糖檢測材料,並期待未來能運用於實際的人體血糖檢測上。

銅修飾二硫化錫應用於光催化二氧化碳還原產生太陽能燃料

本文研究轉換二氧化碳成為替代能源,介紹運用太陽能源,以SnS2及光觸媒進行CO2還原反應,以產生碳氫和碳氫氧化合物。我們以溶劑熱法配置SnS2,過程中藉由加入不同重量百分比例的銅(0, 0.5, 1, 5, 10 wt.%)探討銅的添加對於觸媒的影響:能隙縮短、底面為從六角形至四邊形晶體結構、吸收光範圍延伸至可見光之域。以活性測試探討其綜合性能,結果呈現1 wt.%銅修飾的SnS2光觸媒有最高CO2轉換效率,且產物單一為乙醛。未來希望藉由研究最佳銅修飾的比例,以改良二硫化錫光觸媒的吸光特性、減少電子電洞對復合,並進一步增加其量子轉換效率、增加產量。

What would you do?——以捷運實地實驗探討旁觀者的助人行為

本研究透過實地實驗的方式,旨在針對旁觀者表現的助人行為作探討。研究者於台北捷運站分別扮演強勢者、弱勢者以及普通人的角色,並且讓強勢者表現違反社會常規的行為(欺凌弱勢者),從旁紀錄當以上三者分別需要幫助時,旁觀者表現的幫助比率,進一步分析其中的差異。實驗結果主要顯示以下三點: (一) 幫助率普遍皆低於50% (二) 對照組的普通人獲得的幫助率明顯高於另外兩者 (三) 強勢者獲得的幫助率高於弱勢者 由此推知在類似情況下,弱勢的形像反而會降低旁觀者的幫助意願。因此我們分別從事件本身、旁觀者本身、社會因素、服從權威現象等面向分析此結果,並佐以過去的相關實驗及文本資料,以期獲得現今大眾普遍表現的助人行為及背後的影響因素。

創新自噬作用調節劑篩選平台與其在阿茲海默症上的應用

腦部中的不正常蛋白質堆積常常是造成神經退化性疾病主要原因之一,細胞自噬作用能夠清除細胞內的不正常蛋白質堆積,幫助神經性退化疾病如阿茲海默症的治療。因此我們期望能找出能促進自噬作用的天然物,以其作為開發阿茲海默症的藥物的基礎。本研究1.利用冷光酶接合自噬作用指標蛋白P62,設計出創新的自噬作用調節劑篩選系統篩。此篩選系統能夠篩選促進自噬作用的天然物,大大提升了自噬作用調節劑的篩選效率。本實驗初步測試了100項天然物,並從中篩選出19項能夠促進自噬作用的天然物。2. 再以西方墨點法測試其中五項天然物在阿茲海默細胞模型上的表現,發現了天然物唐川丁與開普鹼,能夠藉由促進自噬作用降低細胞模型上影響阿茲海默症的蛋白質。未來我們希望能夠了解唐川丁與開普鹼在調控細胞自噬作用中所扮演的角色,幫助阿茲海默症的藥物開發。

TEP1基因對埃及斑蚊(AEDES AEGYPTI)生殖能力影響之探討

登革熱為全世界最重要的節肢動物傳染疾病之一,其造成全世界每年約五千萬個病例且WHO估計全世界超過兩億人口暴露在感染登革熱的危險之下。而近年來台灣每年皆有超過1500例的登革熱病例。雖然國際間許多實驗團隊致力於開發登革熱疫苗以及抗登革熱藥物,但是都未能有突破性的結果。因此,積極的尋找替代性病媒蚊控制策略,將是控制登革熱的一線曙光。本計畫主要是探討埃及斑蚊之生殖調控分子機制,並希望透過抑制其生殖能力以達到降低病媒蚊族群的效果,藉此達到控制登革熱傳播的目的。本計畫利用RNA干擾(RNAi)的技術,將標的基因之表現抑制,再測量埃及斑蚊之產卵能力。實驗結果顯示,埃及斑蚊含脂硫蛋白之表現被抑制後,會明顯抑制其產卵能力。未來將進一步研究該蛋白質調控埃及斑蚊卵黃生成之詳細分子機制。本研究結果,有助於我們對病媒蚊之生殖調控分子機制更深入之瞭解,並且對於未來建立新的登革熱防治策略從事病媒防治工作有相當大的幫助。

"turn" -on (free food and renewable energy )

Nowadays Electric energy is the most useful in the world because we use it every day for lightening, work, entertainment ext … but electric energy also can be expensive and it will pollute the air plus we all know that the air pollution is getting worse. Our world consumes a huge amount of electric energy . Also we know that the homelessness is getting higher all around the globe and it reached a high percentage. The high price and the sudden cut of the electric energy and with it the air pollution makes a big problem. That’s why we created this project named TURN ON which is a friend of the environment and a friend of the humans. Our product will help us to produce and create strong, clean and renewable energy plus it will help the homeless to have free food and free transport tickets. After doing a lot of researches we found that our new method of producing energy gives a great electric energy and limit pollution. The kinetic energy is produced using rotations. That’s why we used the rotations of motorbikes, bicycles, cars wheels and turn that mechanical energy (wm) into electrical energy (we) that we can easily use in our daily life plus we can help homeless by giving them food widgets… in exchange with the electrical energy that they produced while using bicycles…After performing several tests and taking notes, we are able to conclude that our apparatus is indeed efficient as it is able to convert the rotation into electronic energy that we can store and use in emergencies to solve this big problem and in the same time to limit air pollution with using bicycles and reducing hunger regarding homeless. This machine should be easy to implement, cheap, does not depend on any other parameters such as the wind. Any rotation in any place can be a source of Electrical Energy. To facilitate the use of this new device, A START UP will be launched to rent electric bikes for “free”, distribute free food, snacks, tickets to homeless regarding to the energy production.