二等獎

深度學習透過迭代的訓練，如沿著梯度反方向更新權重的梯度下降法，旨在找出損失函數建構出的多維函數圖形中，其全局最小解的變數組合。我們受到在睡眠中的快速動眼期啟發，此時期腦中的高頻率γ波可以強化學習效果。本研究模擬此現象，提出一使原損失函數擁有自適應的增幅功能的演算法（稱之為REM方法），且其中的超參數能夠根據其應用調整。 本研究將REM方法應用於三種經典的優化法，並且以五種異質的資料集測試。實驗結果指出，在搭配隨機梯度下降法（SGD）與自適應學習率優化法（Adagrad）時，REM有顯著的優化效果。REM方法不僅能大幅加速訓練進程，亦能避免特定的訓練問題。

本研究以X光繞射、吸收光譜、拉曼散射、光學顯微影像、氣相層析質譜儀、高效液相層析儀等跨領域多元實驗技術，探討川七生長素由頂芽向植物體輸送過程中生長素活性變化的行為，以及向觸性(thigmotropism)對生長素分子組態的影響。Indole-3-acetic acid (IAA)是植物生長素中最主要，而且是自然生長中含量最豐富的分子。不論是由川七莖萃取的IAA粉末或活體川七莖的實驗結果，我們發現：(1)川七捲曲莖中活性IAA分子在非接觸面的含量明顯高於接觸面者約10%之多；(2)IAA分子在莖部運輸時發生串接成整齊排列的現象，非接觸面IAA的整齊串接個數為接觸面IAA的2.4倍之多；(3)活性IAA由頂芽運輸到捲曲徑非接觸面時僅剩2/3具有活性，而運輸到接觸面時則僅剩1/2具有活性。另外，我們的研究結果也證實了川七的無性繁殖構造-零餘子，其粉末有顯著的抑菌效果。

本實驗提出了一個新的細胞化驗平台：結合螢光素酶和螢光奈米鑽石（Luciferase-Fluorescent Nanodiamond；Luc-FND）用來高靈敏檢測極少數量的細胞，克服人體間葉幹細胞（Mesenchymal Stem Cell; MSC）的數量稀少以及來源取得困難的問題。本實驗開發的Luc-FND assay，不同於以往的Luciferase assay，Luc-FND assay利用了FND當奈米載體（約為100nm），將裹上的螢光素酶送入細胞後監測細胞內冷光強度，用以得知細胞胞吞作用的多寡，進一步推算出細胞的存活率。本實驗將此機制應用於被不同濃度的化療用藥阿黴素（Doxorubicin；Dox）處理過的間葉幹細胞。結果顯示Luc-FND assay能夠高靈敏的檢測Dox對於間葉幹細胞的毒性，僅用1 ×103個細胞就能測出低至0.3125M的Dox劑量。本研究結果顯示，Luc-FND複合物是一種高效能的生醫工具，可將生物發光蛋白均質傳遞到間葉幹細胞中，提供了一種檢測和驗證治療成果的新方法。

近年來中醫在慢性病的治療上已獲得很大的進展，許多中草藥的功能與特性皆是利用人體實驗來找出其效用，中藥內含的成分極為複雜，其功能與毒性測試常依賴於過去經驗醫學，許多中藥仍有待探討與實證，其對人體細胞和基因的影響仍不如西醫。因此目前國內外紛紛開始建置中草藥、成分、化合物相關數據庫供查詢，然而如何讓中醫的功能與毒性科學化變得是很重要的議題。本研究利用化學結構的數據分析來探討中藥成分與人體臟器與毒性的關係性。我們採用深度學習模型以中草藥的化學性質作為輸入，透過化學結構的圖像傳播，來預測中草藥相對應之臟器有效功能與毒性預測，希望透過本研究可以提供中藥對健康影響的依據並作為未來輔助中醫的工具，讓人們可更加了解食用中藥對人體可能有的正面與負面影響。

本研究利用仿生機器人(Biomorphic robotics)來探討蜂鳥(hummingbird)在不同重量變化下的飛行機制。本實驗利用了使用多連桿結構組成的仿生蜂鳥機器人，並使用懸吊裝置來模擬不同重量的蜂鳥，再藉由慢動作高速攝影機來紀錄蜂鳥振翅飛行的過程。透過影像分析與紀錄重量變化來分析仿生蜂鳥拍翅時的動態行為後，我們可以得到與仿生蜂鳥重量相對應的上升力結果與不同蜂鳥重量下相對應的拍翅頻率數據。我們從這些關係分析作圖並推導出對應的公式，這些結果可以解釋為何大部分蜂鳥重量都介於10 - 20克以及拍翅頻率介於20-50Hz，目前尚未有文獻發現及探討這些相關現象的研究，此研究的結果可作為未來微型撲翼機(ornithopter) 的設計參考，有助於微型軍用探測機械與小型空中救援機械的發展。

行政院逐漸將全國的路燈更換成LED，又為了達到高亮度且省電的效果，多是採用100 lm/W以上的A級產品。這些高亮度的LED，在出廠的時候全部都被訂走做路燈，一般市面上買不到，零售的多是40 lm/W以下。但路燈只要有一小部分損害就要全部丟棄，有時只是變壓器壞掉而已。半導體的製程往往需要花費很高的成本，或是污染環境的代價，不該就這樣被丟棄。 本實驗嘗試著將路燈LED改造成植物生長燈。將路燈上的Y.A.G.螢光劑移除後，就是一個高效率的藍光LED。再塗佈LED專用的紅色螢光粉，使之發出植物生長需要的紅藍光，研究搭配不同的濃度或厚度，可發出不同比例的紅藍光。將所有實驗成品送至大學做積分球測量，發現自製植物生長燈電費與白熾燈相比可省下82%，與市售植物生長燈比較則省了37%。雖然LED專用的螢光粉很貴，但其實每顆所需的量極小。LED是回收來的，所以燈的成本很低，同時也省下可觀的電費。 五年前不太有人重視回收手機裡的貴金屬。隨著智慧型手機普及 現在卻可能是個大商機。同樣的，回收路燈再製成植物生長燈。隨著LED路燈全世界漸漸普及，回收再製高效率LED。未來會是個無限商機。我利用手工製作或許成果有限，但希望這個創意能被大家看見。

三尾扁蟲(Convolutriloba)至今尚無野生棲地的觀察記錄，本研究自水族缸裡採集的扁蟲經外型描述、無性生殖以及DNA親緣關係等比對結果，證明是台灣特有的新種。本研究首次於墾丁外海發現野生三尾扁蟲棲地，其多棲息於礁石洞口，與水族缸內散布情形大有不同，因此我們設計模擬棲地使其在黑暗與光照交替的環境下生存，確認扁蟲的自然分布乃是光避性(photophobia)與光聚性(photoaccumulation)彼此調節的結果。Shannon曾指出三尾扁蟲具有光避性與光聚性，卻未探討其原因。比較扁蟲以及其體內共生藻(Zoochlorellae)在不同色光下的生理現象，共生藻紅光下光反應效率高，而扁蟲在紅光下不具光避性；其他色光下共生藻光反應效率低，則扁蟲有明顯光避性。此項發現正說明了為何扁蟲會有光避性與光聚性行為，以及扁蟲野生棲息地位於礁石洞口的原因。

奈米鑽石之多官能基、介面電位負值(PH=7時)…等性質使本組考慮其吸附重金屬離子之可行性。本研究目的在於利用奈米鑽石吸附重金屬離子及探討重複利用性。 將硝酸鉛、鋅、鎳、銅、鈷與鐵離子及錯離子水溶液配製奈米鑽石混合懸浮液。本實驗利用共扼焦顯微鏡了解奈米鑽石之生物共生與吸附特性。於重金屬吸附上運用LM324系統、及ICP-MS測量溶液濃度， 且用SEM觀察表面。 研究結果顯示，奈米鑽石具優越吸附離子能力，吸附前後奈米鑽石表面在巨觀與表面微觀上有顯著改變；且再利用性極佳，可利用硝酸置換出金屬離子。故奈米鑽石應可作為具再利用性之吸附材料。

This study completes an air vibration equation expressed wind speed slope and wind speed. First, preliminary experiments identified air vibrations when wind speed differences occurred over distance. Several air fans were connected in series and the rotational speed of the air fan was adjusted to vary the wind speed with distance. At this time, only certain pendulum oscillates during a particular wind speed slope. It was expected that the pendulum would shake because the frequency of the air due to the slope of the wind speed was equal to the natural frequency of the pendulum. In addition, relatively short pendulum swings in large wind speed slope, long pendulum swings in short wind speed slope. After calculating the natural frequency of the seasonal growth of fruit using the physical factors model, we experiment how resonant frequency was related with cone length, angular width, wind speed, velocity and secondary derivative. the actual experiment analyzed the natural frequency of the fruit and resonance from the air vibration as the linear function of the wind speed, velocity, and secondary derivative. The experiment determined that the pendulum of a specified number of frequencies resonated with a particular wind speed pattern. It is judged that the vibration of air is related to first derivative of wind speed depending on speed and distance. However, it is very difficult to express the flow of nonlinear fluids as a function of simple function, particularly the effects of air vibrations caused by wind speed second derivative, which appeared to be associated with forces. This is a task that needs to be solved through further research.

許多疾病與自主神經活性息息相關，例如睡眠呼吸中止症。現有的分析方法，例如頻率分析法，將心律變異訊號(HRV)訊號假定為平穩過程，使得我們只能得到這段訊號內的平均值，無法知道其即時資訊。本研究成功以短時距時頻分析轉換(Short-time Fourier transform)配合重新分佈方法(reassignment method)來分析自主神經系統的活性。藉由觀察隨時間變化的頻率，我們可以得知即時的交感神經與副交感神經活動。本研究可延伸應用於睡眠呼吸中止症的診斷。