全國中小學科展

2017年

NoDistort: Drawing Distortion Recovery System for Shaky Screens

在這個智慧型裝置普及的時代,觸控螢幕已經深入人們的生活。隨著手寫輸入法、滑行輸入法等筆跡輸入系統的完善,其也成為人們與裝置互動最重要的工具,卻也常因為搖晃造成輸入的筆跡變形。為了改善人們在不穩定環境下的輸入體驗,本研究提出了“筆跡變形修正系統”。 通過結合內置感應器的資訊,系統估計裝置的運動軌跡,並以提出的屏幕-手指互動模型恢復失真的筆跡。 研究中使用了一種不需要額外儀器的校準方法校正感應器誤差,再套用本研究所開發之變形修正演算法,成功在生活中恢復失真筆跡並證明了其有效性及必要性。經過數代的改進與實驗參數優化,修正效果已大幅提升。

行動工具鼠

滑鼠的問世是電腦史上的重大發展,其關鍵設計是以編解碼技術與影像辨識技術,來判斷滑鼠的移動與方向。本作品「行動工具鼠」的最初設計構想是利用滑鼠滾輪滾動的編碼機構與技術,應用圓周運動相對於距離移動的概念,再將滑鼠滾輪的圓周長,乘以滑鼠滾輪轉動圈數,即可得知滾動的距離;若再以單位時間,除以當下所移動的距離,即可得知即時的移動速度。作品更新版,第二代的設計策略,是利用滑鼠內光學鏡頭IC,以非接觸的方式來偵測滑鼠移動的距離。目前最新的設計,是以無線滑鼠,接上手持式行動裝置,搭配自行設計的APP程式,以相對滑鼠移動的概念,來偵測滑鼠的移動方向,以及滑鼠移動軌跡的座標變化量,即可得知滑鼠實際的移動的距離。以此設計與應用,可以完全取代市售測距輪的所有功能,成為日常生活中便利且實用的好工具。

Extracting Water from Humid Air Using Solar Energy in Humid Areas

The study aims to evaluate the technique of extracting water from humid air using solar energy through greenhouses in local areas. This technique is believed to provide limited amount of water in areas where potable water is not accessible or abundant. To solve this problem a pyramid-shaped device was designed, it is made of glass panels ad equipped with glass doors, fans operated by solar energy, and multiple shelves covered with fabric to act as Absorbent Calcium Chloride (CaCl2) with a 30% concentration. The doors are open during the night for absorption and closed during the day for energy-generating. Humidity, temperature, and atmospheric pressure are measured every two hours. The amount of water extracted in this area in one full day was around 3.0 liters a day for every square meter. Perhaps the limited amount of water is due to low level of humidity in the area: an average of 50% and temperature of F10 Celsius at night. However, the device itself is independent, does not need power sources, water sources, or infrastructure, can be installed in various places depending on humidity level as well as having the possibility of increasing number or size of device. This makes the device a promising, alternative and environmental friendly solution to produce water. Cost-effective and lighter material can be used to make the device, which will produce an easy-to-use and affordable devices. It is an area in need for further research to improve and further develop it.

由擬馬克夫鏈探討臺灣地區總統選舉民調

本研究目的主要是設計一套數學模式以探討臺灣地區選民投票抉擇的穩定與變遷,以及媒體的選前民調的準確度分析。研究中以馬克夫鏈分析臺灣地區選民投票抉擇的穩定與變遷,經研究發現臺灣地區選民投票抉擇乃屬於不穩定狀態。 為避免選民因接收到不準確的資訊而改變自身投票抉擇,致影響選舉結果,本研究以科學性方法探討分析了臺灣地區主流媒體公布的民調結果。研究中使用總統選舉的選前民調,透過本研究所提出之「擬馬克夫鏈方法」預測選舉結果,再將此結果與中選會公布的實際選舉結果進行交叉比對以評估其準確度。 本研究希望可以提出有效工具透過逆向工程方法來適時監督媒體,降低可能影響選民投票抉擇的人為操作,讓民調對於選民的投票抉擇有正向幫助;而透過較精準的民調以使未來選舉結果可以更進一步貼近民意,讓臺灣能邁向更好的未來。

晶圓廢棄物處理新方法

近幾年已進入太陽模組退役的高峰期,比較現行主要回收方法,在乙烯/醋酸乙烯酯(EVA)處理過程中會產生危害環境物質,因此研究低毒性、易處理的EVA移除技術,減低環境負擔,是值得開發的技術。研究以上層利用高溫燒斷交聯鍵結,失去交聯的EVA再以二甲苯溶解;下層使用鹽酸輔助水分子與EVA碰撞,破壞聚合單體間的鍵結。水解的過程中產生的溶液,則根據離子特性以沉澱、氧化還原鑑定,以利規劃完整回收再利用。 破壞上層交聯結構所需鍛燒兩次各200℃、1.5小時,再置入二甲苯中震盪2小時,同時可去除背板。水解最佳條件為90℃、10M的鹽酸,在裂隙越多的模組效果越快。使用後的鹽酸中,必定有鋁、鎳離子釋出,導線破損還會溶出銅。依模組狀態分為較完整與破碎,破碎模組水解下層,輔助歐盟回收法;較完整的模組先破壞上層。水解時,產生的鹽酸溶液則利用離子交換樹脂處理,回收並減少二次傷害環境。

探討rVP1在肺癌細胞上Integrin路徑及Wnt/β-catenin路徑的作用機制

經基因重組技術純化的口蹄疫病毒鞘蛋白rVP1被證實在癌細胞內會經由Integrin路徑對癌細胞的轉移及凋亡產生影響。本研究所探討的是rVP1對肺癌幹細胞H1299及肺癌細胞A549中Integrin路徑與Wnt/β-catenin路徑的作用機制,目的除了要了解兩路徑在肺癌細胞中的影響,也希望能找出兩路徑的交互作用機制。 本研究發現肺癌幹細胞H1299中β-catenin會因加入rVP1而表現量下降,與肺癌細胞不同;肺癌細胞A549中Wnt/β-catenin路徑上游的膜上受體Frizzled-8因rVP1作用而表現量下降;而不論在肺癌幹細胞H1299及肺癌細胞A549中Grb2都不會因rVP1作用而表現量有所改變;Wnt/β-catenin路徑下游產物MIG-7則會因加入Wnt3aligand而表現量下降。 由實驗結果推測癌症幹細胞本身與癌細胞特性不同,可能使得Wnt/β-catenin路徑產生的效果不同;Grb2的變化量則需要更多實驗求證。Integrin路徑會影響到Wnt/β-catenin路徑的上游生成,兩者確實有相互影響。

Green Wastewater Treatment: Using Graphene Oxide produced from Date Pits to Degrade Organic Dyes via Novel Microwave Technique

Water treatment is considered as one of the top research priorities in Saudi Arabia. It has been reported by World Health Organization that, 50,000 people die every day from diseases caused by contaminated water. This research attempts to degrade organic pollutants present in wastewater by using Graphene Oxide synthesized from Saudi natural source. Physical activation of date pits was carried out by carbonizing the samples at different temperatures to produce active carbon. Hammer’s method was employed for the purpose of Graphene Oxide production. The resulted Graphene Oxide has been characterized using FT-Raman, XRD and SEM techniques. Methylene Blue (MB) dye was used as a model organic pollutants to examine the ability of Graphene with the aid of a microwave-system to remove such pollutants. A modified domestic MS furnace with a variable power was used to supply microwave energy. The MB solution 2.5x10-6M was mixed with 0.1gm of Graphene Oxide. The applied microwave power was ranged between 100 to 700 W and the time was set between 0 to 12 minutes. The samples were centrifuged and then filtered through a millipore filter to remove the Graphene Oxide dispersed particles. It is found that, 98% of the initial concentration of MB is removed effectively within 12 minutes under microwave power of 500 W. Chemical oxygen demand is shifted from 450 to 87 mg/L while biological oxygen demand was decreased from 270 to 12.8 mg/L which indicating the degradation of organic constituents. This method can be used for water purification from organic pollutants.

內皮素對稻田魚(Oryzias latipes)胚胎適應酸環境之調節

哺乳類的內皮素(endothelin-1 ; EDN1)與其受體endothelin receptor B己知可共同參與腎臟排酸功能之調節,在魚類的表現上,亦有研究指出EDN1會影響到斑馬魚的排酸。本研究中以廣鹽性魚種稻田魚(Oryzias latipes)仔魚為實驗對象,經6小時以上時間酸處理後其體表排酸量皆顯著增強,且經6小時酸處理後,仔魚rhcg1及內皮素受體EDNRA2的基因表現量也顯著增加,並發現當弱化(knockdown)仔魚的endothelin-1基因後,其體表排酸量顯著下降,證實endothelin-1對仔魚排酸作用有直接的影響。而當仔魚endothelin-1的基因表現被抑制後,其離子細胞密度以及離子通道蛋白基因表現不受影響,推測內皮素並非以增加離子細胞的方式影響排酸,而是藉由轉譯後調控途徑,使其排酸功能增強。另外本研究中再將6小時及7天酸處理實驗結果比對後,推測當稻田魚仔魚面臨短期或長期酸環境刺激時,內皮素調節機制亦略有不同。

格子直線數與歐拉函數之探討與推廣

本研究在探討過原點且通過特定格子區域格子點的直線數;先討論正方形的區域,發現這樣的直線數與法里序列及歐拉函數有關,並使用這些結果得到三角形區域中的直線數。 接下來,我們將上述問題從正方形區域推廣至高維度的(超)立方體區域,得到欲求的直線數,並介紹四個歐拉函數的推廣形式,其中一種是約當囿互質函數,使用這些函數不僅能簡化計算,更能拓寬歐拉函數的視野。 最後,我們也計算單體區域,即高維度中廣義三角形區域中的直線數,這些結果成為法里序列的推廣形式,而我們所獲得的公式可以藉由第一類斯特林數表示。

文心蘭LhPRS基因參與花被發育調控之功能分析

為了找出調控蘭花花瓣與唇瓣分化的基因,本研究分析文心蘭品系檸檬文心花瓣與唇瓣轉錄體之次世代高通量定序資料庫,篩選出一PRESSED FLOWER (PRS) 同源基因,命名為LhPRS。為了驗證LhPRS基因於花被之表現量,透過qRT-PCR分析,顯示LhPRS基因表現量集中在唇瓣,而在花萼與花瓣表現量較低,推測LhPRS對調控唇瓣發育有其重要性。為了進行後續基因功能性的分析,自唇瓣的cDNA選殖出LhPRS之編碼區序列,包含606個鹼基對,可轉譯出201個胺基酸。透過兩種不同系統之病毒誘導基因靜默技術,分析LhPRS基因表現被抑制時對文心蘭花朵發育之影響。結果發現當LhPRS基因在唇瓣表現量受到明顯抑制時,將使文心蘭花朵唇瓣形態產生變異而失去兩側對稱性,顯示LhPRS基因具有調控文心蘭唇瓣形態的分化並維持花被生長對稱性的功能。此研究發現將有助於應用在蘭花產業對花型調控與改造的需求上。