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臺灣

超通用水分子形交換方塊之FPGA設計

本研究提出一個新的超通用、每邊w個端點的四邊形水分子形交換方塊(Water-Molecule-Shaped Switch Block; WMSB)架構,以應用在FPGA之多點連線(multipoint interconnection)和諸多交換網路的設計上。超通用交換方塊(HUSB)的領域中,Fan[2]提出當前唯一一個(4, w)-HUSB,但Fan’s (4, w)-HUSB所需的開關個數大約是6.3w個開關,在接下來的篇幅之中,我們將證明(4, w)-WMSB是只需6w個開關的HUSB;此外,我們還證明沒有(4, w)-HUSB可以使用小於6w個開關。本研究中還使用VPR(一種CAD)及其內建的大量標準線路以證明(4, w)-WMSB不僅是理論上最佳的亦是實用性佳的交換方塊。鑑此,(4, w)-WMSB開關效率高(switch-efficiency)的設計十分適用於其他的交換網路設計,如公共電話網路(Public Switched Telephone Network)。

Application of molecular templates on magnetic particles for adsorption and desorption of heavy metals

This study investigated the production of novel molecular templates, and analyze their adsorption effect on four heavy metal ions (Cu+2, Pb+2, Zn+2, Mn+2), which commonly exist in Taiwan's rivers. Different operating conditions (such as competitive adsorption, pH value and other factors) were explored to compare their adsorption effect of heavy metal ions by using the synthesized template molecules. The molecular templates were found to be specific towards their target metal ions with a high adsorption effect. Then combined with the idea of magnetic particles to produce magnetic molecule templates, a maximum amount of adsorption of heavy metal ions up to 95% through the molecular template was achieved while the effect of heavy metals desorption of up to 83% could be also successfully obtained. Experimental results showed that the magnetic molecule templates did not affect the adsorption of heavy metal ions. Not only can they speed up the recovery time of adsorption but the template molecules can also be collected more efficiently. We also proposed three different applications for the developed molecular templates. The development of magnetic molecular template may provide an affordable, highly-efficient way for dealing with heavy metal pollutions.

土人參抑黴效用之探討

發現阿嬤植物盆栽中只有土人參沒有黴菌生長,土人參特性經栽培土壤改良後,可成長茂盛的土人參。進行土人參抑制黴菌實驗;發現黴菌生長前噴灑土人參汁液比已有黴菌生長噴灑的抑菌效果更佳。以土人參150g+酒精450g比蒸餾水或雙氧水萃取液,以及其他天然抗菌作用的添加物對黴菌生長前抑制效果均佳。但對已黴菌生長的吐司抑菌效果比其他添加物更好,單純酒精對已黴菌生長中的吐司沒有顯著抑制的效果,需加土人參後的確有明顯的抑菌功效。利用土人參萃取物製成的肥皂具有很好的清潔功效;經浸泡土人參萃取肥皂30分鐘後之剩餘黴菌面積,抑黴效用可持續7天後不再增加,其他清潔用品則可能繼續增長黴菌;顯見土人參萃取肥皂之抑黴功效。

氣孔密度與植物光照需求關係之探討

本研究的宗旨在於探討影響植物氣孔數量和密度的各種可能因素,通過區分植物在光照需求、草木本質地及演化上分類的差異,將其葉片上氣孔密度做比較,觀察這些因素是否會影響植 物氣孔的數量與密度。經由採集校內各類植物葉片氣孔標本、計算氣孔密度,並以統計學的 方 式分析數據後,我們發現陽性植物的氣孔密度和陰性植物有顯著的差異,而耐陰植物則介於兩者之間(其餘的因素如草木本質地及演化分類,在統計上則無甚差異。而在未來,我們也會在影響變因的設定上做更 加嚴謹的設定及個別比較),藉此更進一步探究能影響植物氣孔數量的真正因素。

製作簡便抗生素檢測系統-以生物檢測法結合機器學習辨識抗生素的種類

食品安全是現今台灣所面臨的一大問題,其中抗生素是殘留於食品中一大危害物質。本研究欲製作一套使用生物檢測方法的可攜式抗生素辨識系統,以簡易快速地初步辨識食品樣本中抗生素種類。本研究使用一間以色列實驗室提供的14株不同基改大腸桿菌,每株細菌受到不同壓力因子時會產生不同亮度的生物冷光。透過拍攝細菌在不同抗生素中冷光亮度,建立各株細菌在11種抗生素中亮度變化的數據資料庫,並利用機器學習訓練抗生素預測模型。測試結果顯示,此模型確實能快速簡易地依照作用機制檢測並分類樣本中未知的抗生素,且能在三小時內達到高達90%的準確率。未來將持續為此系統建立更大規模的資料庫,以辨識食品樣本中更多種類、濃度及多重組合的抗生素。

Synthesis and Analysis of New BiS2-based Layered Superconductor

本研究主要探討傾角對面轉變的影響與面轉變的原因。當柱體由肥皂水中拉起時,泡膜圖形可分為中央膜平行與垂直底面的形式,兩種形式因高的變化而互相轉換的過程稱為面轉變。三到六角柱傾角越大,面轉變時的高越大,反之亦然;六角柱可以面轉變,且在40°到45°之間有臨界角度存在。本研究以力與能量的角度解釋面轉變.泡膜藉由改變面積以達到最低的能量、維持穩定狀態,因此本研究計算、比較不同形式的泡膜面積,以解釋面轉變。我們同時發現三角錐與四角錐都不會發生面轉換;三角錐的實驗值多大於理論值,四角錐的實驗值則多小於理論值。

換”屋”方程式—綠色細螯寄居蟹Clibanarius virescens之生態與殼戰研究

綠色細螯寄居蟹(Clibanarius virescens)是潮境潮間帶常見的一種寄居蟹,透過每月穿越線調查與方框採集實驗,發現牠們聚集出現與繁殖有很大關連。三-九月是牠們的繁殖季,母蟹體型小但數量多,且會有將近一個月的抱卵。 裸蟹選殼會以空間優先考量,過大過小都會想更換,小體型的多半選擇海蜷螺殼,大體型的則會以珠螺、鐘螺為主。殼戰要發生必須有一些共同存在的條件:1處在容易碰到的環境;2本身殼內空間不足或有破損;3體型比對方大;4對方的殼是自己喜歡的。殼戰行為模式:檢查-口對口-攻擊-出殼-換殼-離開,需在雙方獲利情況下,才會有較高的換殼機率。 透明的3D列印螺殼,雖然有助於了解殼內行為探究,但仍無法取代天然殼,天然螺殼還是牠們最好的家。

基於人眼感知範圍減少螢幕藍光強度之研究

我們每天的生活都離不開手機、電腦、電視等產品,因此藍光對眼睛造成的影響是所有人都會遇到的問題。本計劃希望能利用人眼對於不同顏色的敏感度,在人眼感知範圍內減少螢幕的藍光強度,以降低電子產品對眼睛帶來的負擔及傷害,同時維持螢幕畫面的正常顯色。市面上現有的方法除了成本較高,也都會使螢幕畫面變得昏暗; 若為了維持顯色的自然,則成效便會受到限制。本專題根據人眼對於色度的最小可覺差,參考基於麥克亞當橢圓的顏色差異計算方式,分別算出不同色彩空間上看起來相同的顏色關係表,並將螢幕上的顏色換為色差無法察覺且藍色強度較低的顏色,最後以手持式光譜儀量測螢幕輸 出的藍光強度驗證成效。與現行市面上的抗藍光方法相比,除了成本大幅降低以外,也能維持顯示器的正常顯色。未來希望能推廣至所有 LED 螢幕電子產品,並為色盲色弱患者設計不同色度感知能力的最佳調整方式。

我把實驗縮小了-葡萄糖檢測實驗

使用微流體晶片可將原本需要30分鐘的加熱時間縮短至幾分鐘甚至幾秒, 將實驗過程簡化以及減少材料用量, 透過微流體晶片通道設計並能在同一片微流體晶片進行兩個步驟的實驗流程。 研究主旨用國一自然課本葡萄糖檢測實驗及酵素分解澱粉實驗為標的,透過繪圖軟體inkscape的使用,設計不同反應區跟微流體通道,使用雷射切割機切割及雕刻壓克力的微流體晶片,並測試不同材質的黏貼晶片反應時間,並達成實驗過程達到藥品減量,實驗流程簡化,利用image J分析顯微照片的RGB值及測量吸光值達到定量產糖濃度的效果。

二維及三維不完整堆垛方法數之研究

從堆垛金字塔發想,定義了「不完整堆垛」。 一、底列個數n之二維不完整堆疊方法數P(n)=1/√5[(1+√5/2)2n-1-(1-√5/2)2n-1] 且P(n)=3·P(n-1)-P(n-2),其中P(1)=1, P(2)=2。 二、以邊長n之正三角形為底的三維不完整堆垛,方法數T(n)=4T(n-1)-2T(n-2)+T(n-3), 其中T(1)=1, T(2)=2, T(3)=7恰與以正方形為底相同。 三、以邊長n之正六邊形為底的三維不完整堆垛,方法數H(n)=9H(n-1)+3H(n-2)+H(n-3), 其中H(1)=1, H(2)=7, H(3)=67。 四、正三角形與正六邊形的凹洞數有6倍關係,影響方法數。 五、T(n), S(n), H(n)是新發現的數列。 六、本研究討論正三角形、正方形、正六邊形為底。其他正多邊形皆無法研究。 七、以「m列m+K行」長方形為底的三維不完整堆垛,只能橫放方法數 A(m,k)=1+A(1,K)·(m-1)2+A(2,K)·(m-2)2+…+A(m-2,K)·22+A(m-1,K)·12 若能橫放或直放方法數 R(m,k)=4R(m-1,l)-2R(m-2,k)+R(m-3,k)+(2k+1)R(m-1-k,k)-(2K-1)R(m-2-k,k) 八、以股長n之等腰直角三角形為底的三維不完整堆垛,方法數 I(n)=3I(n-1)-2I(n-2)+I(n-3),其中I(1)=I(2)=1,I(3)=2。 九、以邊長n之菱形為底的三維不完整堆垛,方法數r(n)=5r(n-1)-r(n-2)+r(n-3),其中r(1)=1, r(2)=3, r(3)=15。 恰與平行四邊形相同。 十、正三角形與菱形的凹洞數有2倍關係,影響方法數。