全國中小學科展

三等獎

miRNAs在光形態發生中的影響

在種子萌發的階段,光會造成幼苗的形態變化,稱為光形態發生(photomorphogenesis)。然而microRNA (miRNA) 如何影響光形態發生,一直未被詳細探討。藉由次世代定序 (Next Generation Sequencing)之結果分析,得知阿拉伯芥 (Arabidopsis thaliana) 幼苗中,具有受光調控的miRNA。利用北方墨點法 (northern blotting) 及即時聚合酶鏈鎖反應 (Real-Time PCR) ,我們驗證了miRNA和其降解目標之相關性。在篩選過後選得miR396s和miR858s,作為後續研究的目標。下一步便是了解他們的功能。目前已經證明miRNA及對應目標基因的突變株確實會影響花青素、葉綠素累積,下胚軸延長及子葉發育。考量到miRNA有功能性的替代物 (functional redundancy) ,我們於是進行標的序列模擬(target mimicry) ,以削減miRNA之功能;也在建立大量表現上述miRNA之轉殖株,了解其與光形態發生之關聯。最終目標為解開miR396與miR858對光形態發生的調控機制。

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。

The Study of the Relationship between Global Warming and Acid Rain

The purpose of this project are 1)To study the relationship between global warming and acid rain with chemical model and mathematics model from temperature changing and pH of carbonic acid. 2) To create a pH measurement tool of carbonic acid in gaseous state.3) To study the impact of human activities in Loei province that affect to the relationship between global warming and acid rain. The procedures are 1)Do an experiment for studying the relationship between temperature changing and pH of carbonic acid. 2) Proof the mathematics model by using the result of experiment, the chemical reaction equation of carbonic acid solution. 3)Create a pH measurement tool of Carbonic acid by using Arduino and sensor with new formula in the computer program. 4) Using a pH measurement tool of Carbonic acid for studying impact of human activities in Loei province including industrial area, agricultural area, tourism area and forest area. The result of the mathematical model of the relationship between temperature changing and pH of carbonic acid is in form of Cubic equation in Equilibrium state and STP state. (Standard condition for Temperature and Pressure) So, we found that in this state has pH of carbonic acid is about 5.644. When the temperature rises up the effect of rainfall has a lower pH of carbonic acid solution. We also proof the new formula that create a pH measurement tool of Carbonic acid in gaseous state. The impact of human activities in Loei province found that the areas most affected by acid rain are the industrial areas, agricultural areas, tourism areas and forest areas respectively. In conclusion, when the temperature rises, it will dissolve acid solutions in the water on the earth. The loss of [H+] made the pH increases and the greenhouse gases become more atmospheric. These gases are more likely to react with atmospheric vapor. When these vapor form a cloud and condensation falls as rain, the rainfall has a lower pH, that is, global warming can result in the phenomenon of acid rain is greater.

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。

利用路易士酸催化合成含氧螺旋化合物

利用路易士酸催化環狀2,3-環氧化-6-炔-1-醇進行分子內合環反應,合成出螺旋環狀化合物結構。當使用溶劑為二氯甲烷,催化劑使用六水合三氯化鐵時,可以得到合環反應的最佳結果。此反應是藉由三氯化鐵催化促使起始物中環氧環狀結構開環:接著参鍵上的π電子攻打三級碳陽離子以及進行[1,5]氫陰離子轉移後,建構出螺旋[4,5]癸烷的羰基衍生物;利用更進一步的氘化實驗可以証實此反應機構。利用核磁共振研究以及X-ray繞射分析可證明此螺旋環狀化合物的結構。我們現在的實驗方法使用無毒、較為經濟的藥品,相對於大部分文獻中所找到的方法而言具有很大的優勢;而此方法將會應用於合成現在已知具有生物活性的螺旋化合物結構。

北極震盪指數與北緯40度以北海溫距平值之相關係數探討

研究指出近年中高緯度天氣異常與北極震盪有關,本研究探討過去30年間北極震盪(AOI)、北大西洋震盪(NAOI)與南方震盪(SOI)特性及其間相關性,發現AOI與NAOI全年各月達中度相關以上,代表北極震盪暖相位時,西風有增強的趨勢,有利反聖嬰發展,說明海溫與北極震盪的連結。 分析2004至2013年北緯40度以北海溫資料,以月為單位各海域海溫距平值與AOI之相關係數,結合洋流圖進行區域互動之分析。發現當AOI正相位時,北大西洋暖流有增強的趨勢,與西風增強有關;海溫變化部份,6月、7月北緯85度以上北極海域低溫,應和夏季融冰或冷空氣封鎖極區有關,顯示高緯度海溫與北極震盪間的互動關係。

光動力化合物的合成及應用

光動力療法為一個新興癌症治療方式,包含三大要件:光、光敏劑、氧氣。其概念為利用合成的錯合物嵌入細胞核DNA,藉由特定光激發後,將能量傳遞給氧及水分子形成自由基,進而毒殺癌細胞,達到治療惡性腫瘤的目的。 本研究利用NNO-Schiff base,成功合成出一系列的二價銅錯合物,針對不同的配位基及共配位基、濃度、光波長利用DNA裂解、細胞毒性測試,探討結構活性的關係與作用機制,以利研發相關藥物的研究,另外,錯化合物吸收波長可延伸至可見光─藍光,進而大大提升其應用的價值。

由正2n邊形與一點所衍生的三角形面積比值問題

本次研究的靈感來自於能力競賽中,一道證明由六邊形內部一點P所導致的面積比值為1的問題(詳見第6頁)。這份報告主要的目的,在探討推廣到正2n邊形內部時的情況,求出將P點移至外部時任一點的面積比值,並進一步討論面積多次方之問題。 這次研究利用GSP協助了解圖形的性質,並善用解析幾何和輔助線作圖。報告中的許多證明,可以用「各個三角形的高相加」的觀念搭配三角函數運算做出結論。 文中結果顯示,除了證明:當P點在正2n邊形內部時,必滿足面積比值為1外,並提供了當P點在正2n邊形外部時,面積比值的各種可能性。其證明方法,可作為解決正2n邊形面積問題的重要參考。

「乘」「乘」有序—乘二數列及乘五數列的探討

有一數列從1開始,下一項為前一項個別數字乘以m,其中m為一正整數,2≦m≦10,將此定義為乘m數列,本文以兩大部分來架構出乘二數列及乘五數列的性質,討論數列的區塊結構,進而判斷數字是否為乘二數列或者乘五數列的其中一項。接著再進入針對位數規律的討論:依照乘m數列的規律,讓人聯想到可以透過其位數的有向圖D(directed graph)與鄰接矩陣A(Adjacency matrix)進行轉換,再利用矩陣計算來求證遞迴關係式,進而求出生成函數和特徵方程式,最終獲得乘二數列及乘五數列的位數估計函數,以解決原先獲知此種數列時伴隨之相關問題。研究的最後發展出乘二數列及乘五數列之間的連結,加入了與乘二、乘五、乘十的規則的關係。未來希望能研究其他乘m數列並發展出共通性。

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。