四等獎

Stochastic gradient descent (SGD) is one of the preferred online optimization algorithms. However, one of its major drawbacks is its predisposition to forgetting previous data when optimizing through a data stream, also known as catastrophic interference. In this project, we attempt to mitigate this drawback by proposing a new low-cost approach which incorporates backward queried images with SGD during online training. Under this new approach, we propose that for every new training sample through the data stream, the neural network is optimized using the corresponding backward queried image from the initial dataset. After compiling the accuracy of the proposed method and SGD under a data-stream of 50,000 training cases with 10,000 test cases and comparing our algorithm to SGD, we see substantial improvements in the performance of the neural network with two different MNIST datasets (Fashion and Kuzushiji), classifying the MNIST datasets at a high accuracy for the mean, minimum, lower quartile, median, and upper quartile, while maintaining lower standard deviation in performance, demonstrating that our proposed algorithm can be a potential alternative to online SGD.

本研究透過ROS(機器人運作系統)實作一個結合自由探勘、SLAM(同步定位及地圖構建)及物體辨識之機器人系統。利用ROS機體與程式軟體分離的優點，本研究開發出的系統並不僅侷限於在一種機體上使用，對於任何能安裝ROS或與ROS連結之機體都能使用，供各式各樣的服務做為一系統性的路徑規劃器及運動基座。除了導航功能外，機器人透過攝影機得以判斷自己現在身處的環境而並非單純繪製地圖，且能讓人更容易地對機器人下達指令；更因其特化的避障機制，本研究的系統很適合在日常辦公室工作環境中做為助手。以實際環境及模擬器探討此系統擅長及較不適用的環境，呈現目前機器人系統的運作能力。

A traditional helicopter requires 60 - 80% more power to hover than when in forward or lateral flight, making the manoeuvre extremely power inefficient. To maximise efficiency, industrially many properties of the helicopter and rotor have been changed and tested, for example: optimising blade shape, fuselage shape and changing weights of different helicopter components. This report in particular aims to find a relationship between power efficiency and angular velocity for a twin bladed hovering helicopter with a single rotor. The angular velocity of a blade measures the frequency of its revolution about a fixed point. A theoretical approach was first taken and then justified with empirical data. Firstly, a model for power efficiency was derived with William Froude’s momentum and blade element theory. The efficiency equations incorporated the thrust and power coefficients. Therefore, the research focused on determining values for these coefficients by manipulating equations, using industrial specifications and simulations from the XFOIL software. In order to validate the accuracy for such theoretically generated data, an experiment was conducted for a comparison. The theoretical and empirical data were concurrent, as they followed a similar trend and the empirical values overlapped within the theoretical error bars. The power efficiency for different angular velocities were then found by substituting values for the coefficients. The results demonstrated a positive relationship; where, as angular velocity increases, power efficiency increases too, then plateaus and repeats the same trend once again. The research raises many questions and could be extended by determining if a similar relationship exists for tri-copters and quadcopters.

睡蓮蚜是一種生活在水域環境的蚜蟲，而本研究證實：此種蚜蟲對水源和水中浮萍具有偏好性，並在水中具有勝過陸生黑豆蚜和玉米蚜的求生能力和登陸能力。睡蓮蚜的這些能力源自其異於其他蚜蟲的構造：較輕的質量和較長的腳使其能夠憑藉表面張力於水上站立和移動，並且在登岸時可以產生物理中的Cheerios Effect快速吸附陸地，水中生活的機動性因而極高。另外，睡蓮蚜的腳有彎曲的特徵，加強Cheerios Effect 的效應，加強登岸能力。睡蓮蚜的腹面氣孔亦有朝兩側生長的現象，以適應水上腹面經常碰觸水面的生活。

我們製作了一個金屬探測器。有別於一般固定頻率的操作方式，我們改變輸入探測器的電壓頻率，量測探測器的共振頻率。當我們改變金屬與探測器的距離，發現共振頻率會隨之改變。於是我們更進一步，藉由觀察輸入電壓與感應電壓之正反對稱性，精確測得共振頻率，並且探討各種導電物質的變因與共振頻率及感應電壓的關係。

延續2020年視錯覺研究，我們想要探討視覺神經細胞接受不同亮度對立顏色刺激後是否會有不同活化程度，影響視錯覺？另外也想探討不同對立配色的赫曼方格中線條寬度的閾值是否有差異？我們設計網頁版程式，改變赫曼方格線條顏色的亮度和寬度，以正常受試者為對照組，色盲受試者為實驗組，探討視錐細胞的變異是否影響視錯覺的產生。我們以顏色拮抗理論定義對立配色的赫曼方格，以標準化情境進行實驗。在線條亮度的結果中，黑白配色的赫曼方格圖案中線條與方格對比度越大，視錯覺產生的效果越明顯。兩群受試者在綠紅、紅綠、藍黃這三組配色，線條亮度範圍呈現兩極化的趨勢，可能原因為色盲因錐狀細胞變異，需要較高亮度的對比顏色刺激才容易讓神經細胞有活化程度上的差異，造成視錯覺出現。在改變線條寬度的結果中，發現藍黃的赫曼方格閾值與明顯值最大，黑白次之，綠紅最小，可能與細胞感受野大小有關，且線條寬度超過感受野的閾值，視錯覺就無法產生。兩群受試者的線條寬度閾值差異，可能與色錐細胞變異有關。綜合以上結果，顯示視網膜色錐細胞與神經節細胞的作用，對視錯覺形成扮演一定角色。在消費行為問卷結果中，我們發現格子衣服若是顏色對比度大、線條較細的圖案設計，消費者的滿意程度較低，這原因可能與視錯覺產生影響衣服視覺效果。

台灣萍蓬草為台灣原生種水生植物，其葉片因應環境變化改變型態的現象稱為兩型葉（heterophylly leaves），本研究旨在探究此植物的兩型葉性質差異與演化脈絡。我們比較野生型與實驗室培養的台灣萍蓬草兩型葉間形態與生理差異，而後對其外加植物激素，比較不同刺激下葉片之生成形態。 我們發現台灣萍蓬草水上與水下葉為了適應不同的環境，發展出許多不同的特性。接著藉由實驗我們得知水上葉的內生ABA含量較水下葉高。在外加激素實驗中，我們發現在其他植物常呈拮抗的GA與ABA，對台灣萍蓬草的影響為：外加兩種激素後生長出來的葉片構造皆趨近於水下葉，而外加兩種激素雖皆會抑制葉片中的葉綠素a含量，但並未趨近水上葉或水下葉。 過去的論文顯示，水生植物並非在水中獨立演化，而是在水陸之間多次交替演化，我們期望以台灣萍蓬草於Nuphar屬之特性，並透過兩型葉作為種屬特異性的比較工具，進一步了解這段演化過程。

本研究使用聚胺基甲酸酯海綿為基材，藉由在表面吸附石墨烯材料使海綿具有超疏水性，使其能從水中有效分離出油類，達到油水分離的效果。我們研究出簡易自製氧化石墨烯的方法，並使用自創的照紫外光乙醇法將其還原成還原氧化石墨烯，接著吸附在海綿上，再使用十三氟辛基三乙氧基矽烷修飾石墨烯海綿，使其鍵結上具有超疏水性官能基。藉由測量海綿表面與水珠間的接觸角，我們找出了製做超疏水性海綿的最佳條件，最終完成了矽烷修飾還原氧化石墨烯聚胺基甲酸酯海綿(FS-rGO-PU Sponge)。 本研究超疏水性海綿的製程簡易、成本低且符合綠色化學，同時具有單位體積吸油量大，可多次重複使用等優點，我們除了測試其對食用油、礦物油的回收能力，並製作成可連續分離油水的裝置，可應用在工業、家庭廢油及海上油汙的回收，甚至可做為空氣清淨機或排油煙機的濾網。

觀察到圓球及圓盤在水柱上懸浮(Hydrodynamic Levitation)之特殊情形，本研究探討此現象並提出相關解釋。經由實驗發現圓球放置高度並不會影響其最終平衡高度，而水柱高度與圓球平衡高度則呈線性關係；水柱流量愈低，不同於我們實驗前所想像的，其最終能平衡的水柱傾斜角度反而越大；隨水柱傾斜角度愈大，平衡高度即隨之增高；圓盤轉速與水柱切線速度大致相同，透過此結果，我們推論出造成此現象的主要原因，是因附著於圓球上的水對其產生的附著力，而與一般人猜測的康達效應(Coanda Effect)較無關連，我們從而深入分析此現象的細節，並得出一些意想不到的結果。本研究中，最為特別的是，實驗中遇到的奇特進動現象，看似複雜、無規律的運動，我們透過高速攝影機，深入觀察此一系列特殊的進動，竟發現其中規律的運動規則，所以我們進而推論其力學特性，藉以解釋此現象形成原因。

在資訊爆炸的時代，效率閱讀、整理資料的能力越趨重要。身為高中生，學習時的閱讀量龐大，還須另外自己挑選重點句，重新整理筆記。因此我想如果可以讓電腦自動摘取文章的重點，就能幫助學生效率學習。 大多數現存的自動摘要研究適用於英文文本，本研究利用演算法抓取中文文章的摘要，使學生可以真正實用該演算法於日常學習當中。除此之外，此研究比較了不同方法摘要的準確率以及優缺點。