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三等獎

Exclusion Zone Water現象的探討

Exclusion zone water現象係指在水溶液中膠體粒子等大型溶質無法靠近多種親水性表面,形成數十到數百微米厚的「空乏區」,簡稱為EZ。目前提出的理論認為此處形成了特殊結構水,然而我們的實驗使用磁珠卻可穿入EZ區,發現不符原理論預測。因此我們提出EZ是由擴散滲流 (diffusiosmosis) 與擴散泳 (diffusiophoresis) 綜合造成的想法來解釋。我們設計了一些實驗,觀測溶液中EZ大小變化、膠體粒子流場與離子濃度梯度等,皆符合預期並成功證實我們的想法。應用此研究結果,可發展新的溶質過濾萃取方式,或利用離子交換產生的流場作為新的發電方式。

內擺運動減速機之研究

本專題利用行星輪系具高減速比之優點,並運用一種具十字滑塊的特殊傳動機構,設計一個不同於傳統齒輪箱式的減速機。本設計的行星齒輪可在環齒輪中做內擺運動,所以亦稱為內擺運動減速機。由專題的製作過程中,我們發現只要可以做內擺運動的二個運動對偶(Pairs),都可以達到減速機的效果。所以,本專題中又設計一個擺線轉子及針狀定子的減速機,不同於使用齒輪來做為轉子及定子的方式,來驗證內擺運動減速機的理論。本擺線轉子設計概念的最大優點除了具備齒輪機構的高傳動效率外,亦具有結構緊湊、節省空間以及自鎖功能(即當輸入軸無動力輸入時,輸出軸即鎖定不動)等特性。根據設計結果,我們自行加工了一組新型減速機原型機,並進行傳動效率實驗。實驗結果證明,本設計之傳動效率極高,可達92%。此外,為探討本設計由於偏心現象所導致的震動問題,我們也使用了向量迴路法分析機構桿件重心的位移情形,並提出「重心偏移」策略以改善震動現象。

對弈機器人運用於預防及延緩失智症之研究

本研究目標在於改良對弈機械人及分析長期對弈資訊,運用於早期老人失智症之預防。 據文獻及詢問專家後得知對弈遊戲具有預防失智症狀的功效,而研究中的對弈機器人以大腦功能狀態評估(JOMAC)為研究方向,研究資料分析如「玩家思考時間、對弈棄局次數、下錯頻率」等資訊並設計檢測橋段等機制以符合評估項目達到預防提醒之目的。對弈人工智慧,針對玩家棋力會自動調整機器人的棋力。採用 UCT 演算法,透過搜尋模擬能計算出各點落子勝率,藉由選擇較高或較低勝率的落子點,使人工智慧棋力與使用者旗鼓相當,保持使用者遊戲體驗及強化思考使失智症狀得以延緩。此外運用類神經網路改良影像自動校正,利用學習的方式解決不穩定環境光下誤判過多的問題,且提高校正速度,使對弈過程更加穩定。

Moly.net

Pests can ruin every healthy tree’s crop within 10-15 days. This huge loss can only be detected at harvest season. If the pests have already got inside the fruits or the fruits had fallen down prior to the time of harvest. If pest-control is unconscious, 50-75% loss may occur. In Szabolcs-Szatmár-Bereg county the most common fruit production is apple. Codling moth can cause significant damage to the crops. Codling moths damage the apple directly and they are expected during the whole year. If there are signs of any nuisance we are not able to protect the crops anymore, because in this case they protect themselves from chemicals. The most important part of protection against pests is prevention. Protection can be successful thanks to insects killers and expert’s prognosis. Pheromone traps developed against wrong-doers are very practical. They are easy to use, but the problem is that the manufacturer has to check these traps repeatedly to find out about the infection, and when one has to spray the trees with the right chemicals.

缺幾格大不同-從方格排列結構到路徑之探討

本研究探討將方格填入Young Diagram之排列結構,考慮填入的順序並計算其方法數。已知Hool Length公式得以計算特定形狀的Young Tableau方法數,而本研究欲討論在給定各相連方格形式與其數量的情形下,一般化的排列圖形之性質及數量關係。首先發現骨牌的排列與「缺一格」形式之數量相同,進而深入觀察排列的結構以尋找兩者間的關聯性,並藉此對應關係(bijective relations)解釋這個特別的現象。接著,進一步的利用路徑表現此結構的相關性質,嘗試探討一般化的缺格情形,藉由路徑的對應,得知該排列方法數均為「廣義Motzkin數列」的線性組合。除此之外,更擴展至廣義的r-Ribbons「多格相連」的排列結構,發現r-Ribbons方格排列圖形在完整與「缺一格」的情況下可一一對應,若將n個r-Ribbons填入高度為H的Young Diagram中,當H不超過r時,其總方法數為Hn,以各列編號相異的方格數量進行分類,其結果為在H為空間下的Pascal分佈。

三角形與其外接錐線的生成錐線性質探討

本研究源自三角形的重心及其外接圓所構作的線段比值的古老幾何性質,我們不但推廣原命題,還創造新命題:給定△ABC與其外接錐線Γ,令直線AG, BG, CG分別交Γ 於 A', B', C' 點,再取任意k值,探討P點集合的性質。 Γ3, k={P|AA'/PA' + BB'/PB' +CC'/PC'=k} (1)Γ3,k為二次曲線系,其橢圓、拋物線、雙曲線之形態不因k值而改變,而是被外接錐線Γ所決定。 (2)發現△ABC重心 G、Γ中心O、Γ3,k 中心O3,k 的共線性及比例常數。 (3)完整劃分 Γ3,k的非退化與退化型態,並發現只有Γ3,k 為橢圓時,k 值有跳躍現象。 (4) 發現錐線Γ上取相異六點而生成兩個錐線Γ3,k、Π3,k重合的充分條件。 最後,我們以「錐線 Γ 上取一點、兩點到多點」的線性組合手法,推廣多邊形與其外接錐線的生成錐線Γn,k之性質。

似彈簧的卷鬚構造對藤本植物的作用與影響

瓜科植物的卷鬚分為基部與末端螺旋,兩者方向相反,中間以逆向纏繞區相連。基部螺旋的螺距與螺寬較大,是一種較大型的彈簧。由形態數據推導出彈簧指數C,結果為基部螺旋的C值較大,受力作用後形變量較大。利用虎克定律探討彈簧常數K,結果為末端螺旋K值較大,是一種剛硬度較大的彈簧。將卷鬚切片染色後發現,膠質纖維(G-fiber)細胞與厚角細胞分布於螺旋內側面,在迴旋盤捲時逐漸生成。由於『纖維帶不對稱木質化程度』與『螺旋不對稱柔硬組織分佈』,造成莖兩側不對稱收縮力作用,讓彈簧狀的卷鬚形成。而基部與末端螺旋有不同彈簧性質的原因,是因為兩段螺旋的『膠質纖維不同含量』及『纖維帶木質化程度』不同,造成卷鬚內部彈性與收縮力的差異所致。

綠豆發芽水抑制黴菌效果之探討

本實驗延續過去的研究,進一步探討綠豆發芽水抑制黴菌之機制。經實驗推測,綠豆發芽水中有多種物質-而其中主要為分子量小於3kD的胜肽參與抑制黴菌。而為更了解此現象,設計不同的實驗探討其機制。在縮短浸泡時間後,浸泡溫度為30°C之綠豆發芽水有抑黴效果,未來將探討是否因綠豆階段性釋放抑黴物質導致。另外推測浸泡溫度較低時種子沒有此機制,故在4°C泡綠豆、黃豆、小麥。結果黃豆發芽水、小麥發芽水浸泡7天才有較明顯的抑黴效果,未來將比較更多條件並探討此現象的原因。接著調整不同條件下的綠豆發芽水至相同蛋白質濃度,發現30°C泡3天180顆/120mL的綠豆發芽水抑黴效果較差,未來將探討是否為某些物質濃度改變導致。最後,比較不同樣本找出確切抑黴物質後,期望能應用於臨床上。

使用深度學習構建足球競賽預測模型之研究

大數據時代促成運動賽事分析更加蓬勃發展,一般來說數據分析需要三個要素:資料、分析演算法和應用領域知識;隨著開放資料分享的普遍化,人們可以更輕易的取得資料並運用各式分析演算方法來針對有興趣的應用問題做出更精準的預測。 本研究以kaggle平台上所提供之歐洲職業足球比賽之公開資料集為基礎,使用目前最具分析潛力的深度學習技術─結合卷積神經網路(CNN)和全連接型神經網路的設計出一個五層的學習架構,建置出足球比賽結果的預測模型。此模型可直接預測主隊勝、負以及平手等三種結果,實驗結果亦展示出本研究所建置的SoccerNet預測模型優於過往的研究,有著更佳的預測能力;同時也驗證了使用公開資料集與CNN技術在球賽分析的可能性。而本研究所提的SoccerNet模型不僅可以運用於賽前的結果預測,亦可運用於球隊經營管理等決策,頗具有商業價值。

圓形皂膜駐波與厚度變化

本實驗藉觀察圓皂膜的共振駐波,探討皂膜厚度對共振模態之影響。發現在條件相同下,因駐波共振頻率與表面張力、厚度及體密度間的複雜關係,使皂膜厚度有時會影響振動模態。 實驗中以同心圓駐波加上轉動,分析皂膜在駐波共振下的厚度分布及隨時變化。駐波加轉動下皂膜之厚度有三種分布情形:厚度相等、厚度沿徑向突增及沿徑向漸增再漸減;隨時間演進,皂膜上同心干涉環會於駐波節線產生暗紋,此暗紋再往兩側拓寬。 當轉動皂膜產生黑膜後,將轉動停止再施以同心圓駐波,可於貝索函數J0之腹線附近出現較厚之干涉亮紋。圓黑皂膜共振之亮點分布與圓板共振動克拉里尼圖案類似,只是皂膜上的亮點往腹線堆積,而圓板上的顆粒則往節線聚集。