一等獎

強化學習為當前AI領域的熱門話題，其特點是在環境的獎勵與懲罰下，進行學習。強化學習雖然較為困難，但其成功的項目都非常有名，其中最著名的例子有: AlphoGo、AlphaZero等等。 深度強化學習(DRL)是深度學習與強化學習的結合體，本專題透過DRL實現近端優化策略演算法，來使BipedalWalker環境中的二足模型學會行走，並調適超參數與神經網路來讓模型訓練擁有更好的結果。 經過實驗後發現，適當的降低獎勵折扣衰減率能有效的提升學習速度以及學習上限，同時可以避免分數落差過大導致的Dead relu問題。最終的結果能讓平均分數達到302分，成功達成了BipedalWalker環境要求(平均分數>=300分)。 為了使智能體擁有更好的探索能力，本專題加入了ICM(Intrinsic Curiosity Module)，成功提升了最終的平均分數至316分，將不摔倒的機率提升至99%，最高分數則到了320分，使得雙足模型能以更快的速度向前移動並保持穩定。

在這篇作品中，研究了法里數列的性質，並試圖藉由與二維法里數列有關的福特圓，將其推廣到空間中，找到空間中與法里數列相應的數。 研究分成兩個階段，第一階段是舊定義的階段(2021國際科展作品「空間中的福特球」內容)。此階段中，定了空間中有起始三個相切的球，從這三個球繼續做更小的相切球，並找到一些性質。在經過一系列的討論，發現推廣到空間後的福特球有與平面福特圓重疊的部分。因為這個發現，我們就大膽的假設這一大堆球，可以跟另一種定義等價──直接把平面的福特圓變成三維空間的球(也就是起始球是一整排無限多顆的球)，然後做相切小球可以得到一模一樣的結果。第二個階段是由新定義開始的研究，直接將平面的福特圓變成空間中福特球的起始球，使得可以藉由法里數列的性質，快速求得福特球球心表示法，同時也找到了三維空間中的法里數列。最後研究更進一步試著推廣到D維空間(D≥3)中。

肺癌是目前全世界首要致死的癌症。雖然現有的標靶治療與免疫療法已經改善某些病患的情況，但有許多病患仍無有效治療方法。因此，我們急需探求新的藥物治療方法來改善肺癌治療的成效。 在此我們選擇一個新標靶藥物Palbociclib來進行研究，Palbociclib 是剛核准的乳癌藥物，主要是藉由抑制CDK4/6來延緩乳癌生長。我們發現Palbociclib能有效地抑制肺癌細胞株的生長和死亡。特別的是，Palbociclib不僅誘發肺癌細胞凋亡(apoptosis)，亦誘發肺癌細胞自噬死亡(Autophagy)。因為AMPK能同時影響細胞凋亡與自噬死亡，我們進一步研究AMPK在Palbociclib誘發癌細胞死亡中的角色，發現Palbociclib主要是藉由抑制去磷酸酶PP5的活性，來增加AMPK的磷酸化，進而活化AMPK，誘發肺癌細胞產生凋亡與自噬。這些藥效原非抑制CDK4/6會產生的作用，我們發現Palbociclib藉由調控PP5-AMPK路徑以誘發細胞死亡。希望這些研究結果能幫助肺癌的臨床研究，以造福病患。

先前論文指出高鹽飲食會造成果蠅睡眠間斷(Jiayu Xie et al., 2019)、減短果蠅壽命(Deng-Tai Wen et al., 2020)。而另一篇論文則以小鼠作為實驗對象，發現高鹽飲食會影響小鼠記憶和學習能力(Giuseppe Faraco et al., 2018)。根據上述，高鹽飲食在不同生物中可能影響神經系統的功能，但果蠅學習與記憶能力的影響還未被探討。因此，筆者以果蠅作為模式生物，研究高鹽飲食對其學習與記憶功能是否障礙及實驗其可能的細胞與分子機制。在將野生型果蠅進行測試後，選擇了Canton-S做後續實驗，並發現餵食Canton-S 四天的高鹽食物後學習及短期記憶表現下降，而進行實驗確認是由高鹽飲食導致此障礙，再研究了一系列相關研究。 本次實驗中，首次以餵食高鹽食物對果蠅學習與記憶障礙方面進行研究，並了解到高鹽飲食也會讓果蠅產生學習與短期記憶能力障礙。目前為了找出真正的細胞與分子機制提出可使用的方法，在實驗其他可能的機制。

本研究探討年際氣候震盪對全球平均海平面的影響，故將衛星測高儀數據剔除長期趨勢與季節波動後，與數個氣候指數進行互相關及同調性頻譜分析，其結果為：(i) 海平面與 ENSO，尤其是 Central-Pacific Types 在一年半以上的時間尺度，有高度相關，相關的原因可能與混合層溫度變化、陸地降雨海陸分布的變化有關。(ii) 海平面與 PDO、AMO 的相關性分別集中在 4 年以上與 2 年到 10 年，海水的熱含量變化可能是主因。AMO 相關性最高是在其比海平面早發生 8 個月的時間。 (iii) 雖然研究資料不包含北極海，但結果指出海平面與 AO 有弱相關，意味著北極海的年際溫鹽變化，對於全球海平面有遙相關的影響。(iv) 海平面與 AAO 似乎有弱相關，但是無法確定。最後本研究將上述五個指數以最小平方法擬合海平面年際變化，得到各指數的相對強度貢獻比例，有助於了解在未來全球暖化下的海平面變化。

幹細胞會進行不對稱分裂以維持組織恆定，一個子細胞分化為有特定功能的細胞，而另一個則維持其細胞潛能。粒線體能進行分裂和融合並維持動平衡。現今的研究已經了解，誘導型多能幹細胞(iPSC)的粒線體動平衡變化會促使其直接分化 (Seo BJ, et al., 2018)。然而，果蠅卵巢生殖幹細胞(GSC)內粒線體動平衡與幹細胞分化的關聯仍不清楚。本研究利用容易辨認的果蠅卵巢生殖幹細胞來探討這個問題，並使用Gal4-UAS系統與RNAi操縱粒線體動平衡，並發現粒線體融合蛋白被抑制會導致油滴堆積及幹細胞損失。另外，使用左旋肉鹼(L-carnatine)增進脂肪酸代謝，發現增進代謝會導致油滴減少及幹細胞回復。本研究著重於探討粒線體動平衡對GSC維持與脂肪酸代謝的影響，並對粒線體脂肪酸代謝與幹細胞分化的潛在關係提出觀點與佐證，盼未來能有更進一步的研究與醫療方面的應用。

臺灣已進入高齡社會，步態復健對於亞健康及慢性病族群極為重要，以帕金森氏症患者為例，他們常行走困難且容易跌倒。提升跨步品質的視覺提示是非常有效的協助方式，但臨床多仰賴治療師在地上貼膠帶或擺物件，調整不易且只受限於特定場所，因此居家自行照顧困難。先前已有研究開發出輕便可攜的裝置，能調整視覺提示，但每位使用者對不同提示模式的反應不一。本研究提出創新方法解決治療師手動調整的問題。以低成本周邊所建置的系統已能即時無線的變換不同提示模式、調控其參數，和自動計算各步態參數。其使用MG90s伺服機調整投射角度、霍爾式旋轉角度計裝在輪子上測量位移、Wi-Fi無線接收及操控參數。已經完成自動化探索使用者能力，並作最佳化的視覺提示設定。讓使用者不必出門，居家使用時，皆有最佳的視覺提示設定，得以更短的時程達到更好的復健效果。

甜菜黃素為植物內水溶性色素，以植物4,5-多巴雙加氧酶催化L-多巴形成甜菜醛胺酸，再與胺基化合物可得到甜菜素。甜菜素極佳的抗氧化性被認為可發展有效的抗癌保健。 目前甜菜素由植物萃取與植物酵素合成，近期研究發現某些微生物有可催化L-多巴轉換機制的4,5-多巴雙加氧酶，但資訊未完備。又偵測L-多巴可診斷初期帕金森氏症，此酵素的催化機制可檢測L-多巴。 本研究探索微生物源4,5-多巴雙加氧酶，經基因體探勘、基因選殖與蛋白表現後，將重組蛋白純化並探討結構與功能。目前已進行活性測試、得到蛋白最佳反應環境，並分析兩種蛋白質結構，比較兩種蛋白結構與活性之關聯性；以及進行酵素動力學實驗。亦已開始著手應用層面，成功設計並合成出雙加氧酶與酪胺酸酶之引子。 未來期待以結構資訊改良酵素；應用面用於測定醫療之L-DOPA，加入酪胺酸酶於細菌大量生產甜菜素。

Silica capillaries have been an integral part of the instrumentation used in many areas of analytical chemistry for decades, especially in analytical separations. In most cases, they are used without treatment, occasionally forceless chemical surface treatments are made to suppress or enhance the activity of silanol groups. The aim of this work was to disrupt the inner surface of the capillary, perfectly smooth from manufactory, so that relatively coarse and various structures would be created, and to study their influence on the separation efficiency. The uniqueness of the used solution is based on the use of special properties of water exposed to high temperatures and pressures (supercritical water), which is able to disrupt this chemically inert material because of its aggressivity. In total, over 2000 experiments were carried out in order to define conditions suitable for the formation of various types of surface structures. Due to the high amount of resulting data, our own database application was created, allowing not only to save the picture of the structure and experimental conditions information, but also to clearly sort them out and create image reports according to the specified parameters. Samples representing individual types of structures were then selected from this database and a number of silica capillaries with a configuration suitable for electromigration analyzes were prepared. The creation of a structured surface in the input part of the separation capillary enabled the separation of some classes of substances and biosamples, which cannot be analyzed on standard capillaries with a smooth surface. An example is the complete separation of two strains of Staphyllococcus aureus bacteria (MRSA and MSSA), or the use of the absorbing capabilities of a structured surface to study the interactions of these bacteria with bacteriophages. This ability was also used in the determination of Aspergillus fungus in a sample taken directly from the patient's lungs, where there was achieved a significant increase in the sensitivity of the analysis. Structured capillaries can also be used in the analysis of food samples, i.e., for the separation of β-lactoglobulins A and B in cow's milk, which belong to its main allergens.

色彩知覺是人類最重要的感官之一。由於形狀、亮度、空間頻率和色彩組成的不同，每個人對色彩的感知也有所差異。我們對此現象感到著迷，並決定進行一項研究，以識別和量化不同情況下的色彩誘導。 本研究選擇以環狀刺激作為主要圖像，以測量人類視覺色彩誘導。而本實驗主要利用紅色與綠色的誘導效果。實驗中，我們採用紅色及綠色基準做為目標環狀區域，並於其中添加可變性紅色目標，以測量受試者之視覺閾限。在色彩誘導的情況下，透過環狀刺激與測量所得之視覺閾限，我們可以識別並量化環狀刺激對色彩感知造成的影響。此外，我們也發現了環狀刺激中的單一環形如何影響人們對目標環狀區域的色彩感知。 我們利用實驗所得之結果，建立了一個預測並描述色彩錯覺與細胞反應相關性的模型，而此模型將會讓我們對人類視覺系統及神經間的側交互作用有更深一層的了解。