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臺灣

「蕨」處逢生

本實驗探討滿江紅在重金屬銅逆境下所產生的生理適應現象。我們以不同濃度銅處理滿江紅,發現滿江紅可能透過不同程度的花青素生成,藉由抗氧化機轉對銅產生耐受性;同時也發現氧化物生成量具有差異,高濃度的氧化產物會造成葉綠素分解。我們進一步以抗氧化劑NAC處理銅逆境中的滿江紅,發現原本葉綠素分解而白化的程度獲得減緩,我們推測過氧化氫是滿江紅面對銅逆境時,抗氧化系統裡重要的訊號分子。此外,共生藍菌在低強度銅逆境中,固氮產物沒有顯著減少,而過高濃度的銅會阻礙固氮表現。我們透過滿江紅在重金屬逆境下生存策略的基礎研究,期在植生復育上能具有參考的價值性,減緩重金屬污染所造成的環境退化。

「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。

基於睡眠時期大腦活動之概念的類神經網路優化法研究

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。

新的角度看Qwirkle--形色九連塊的列舉

在接觸了Qwirkle之後,我們開始研究如何列舉出形色九連塊。我們發現不管是科展歷屆作品或是網路上的論文資料,大部分都夠過圖文操作來窮舉所有多連塊組合,而且也沒有人將多連塊加上Qwirkle的規則限制,因此開始了這次的研究。研究過程中,我們發現形狀背圖和顏色背圖的列舉是找出形色九連塊所有組合的關鍵。透過背圖和外接長方形的利用,我們發展了3種方法來列舉所有的組合。最後,我們找出了所有形色九連塊並統整了可連接數字與不可連接數字的變化。

「沼氣」與「廚餘」關係的AI探討

有臭臭味的天然沼氣是一種混合氣體,其產生與廚餘和甲烷菌的厭氧化學反應有關,屬於生物化學的一部分。在甲烷菌吞噬廚餘的過程當中,可以將廚餘轉換成可利用的天然沼氣(主要是甲烷),是較為環保且潔淨的再生能源。沼氣是看不見的氣體,若無特殊的器具,是無法知道在沼氣生成時,周遭的環境發生了哪些變化。因此我們利用人工智慧(AI)軟體–mblock編輯程式,加上編寫甲烷和廚餘酸鹼(pH)值的量測程式,監控收集沼氣時的實際狀況,判斷沼氣收集的時機。透過數據的分析,定義出沼氣最佳的生成條件。實驗的結果顯示,發現在沼氣生成的過程中,廚餘會先酸化,pH值會先降低,然後趨於穩定。在我們的測試中,澱粉含量較高的廚餘搭配購買的粉體菌組合,可以產生最多的甲烷。

公園跑切線

本篇作品旨在探討一個正三角形公園,內有一個邊長為公園邊長1/3的小正三角形綠地,公園和綠地兩者方向相同,而且中心重合。一位民眾從公園邊上的某一點出發,每次都朝著 綠地的頂點跑「切線」,跑到公園的另一邊上某一點。然後再從這個點出發,反覆一直跑下去。觀察這樣的規則模式,最後會有什麼結果?其次,如果公園和綠地都是一般的三角形,其結果與正三角形的情況是否相同?最後,再將公園和綠地的形狀推廣為正n邊形,其結果又會是如何?

藉由雙硫化物交聯製成的植物核酸奈米粒子可當作穀胱甘肽誘發的抗癌藥物載體

由於人工合成的化學材料在包覆藥物進行人體醫療測試時,不可分解性會帶來體內累積的毒性,搜尋各類化合物的結構後,發現核酸上的含氮鹼基具有一級胺結構,可和天然交聯劑京尼平或DTSSP進行反應,因此,本研究抽取水果的核酸進行實驗,利用界面活性劑乳化的過程中將阿黴素(DOX),包覆進入交聯後的核酸水膠,穿透式顯微鏡的結果顯示交聯後的水膠結構是球狀,平均粒徑大約是120奈米,核酸本身帶負電,水膠有包覆藥物的界面電位稍微減少負電,利用人類正常肺上皮細胞進行水膠共同培養,2毫克/毫升的水膠溶液在連續培養48小時後,並不會造成細胞死亡,奈米水膠在pH值5.5釋放DOX的量比pH值7.4還要高出27%,有奈米水膠包覆DOX的情況下,更能有效率進入癌細胞內與引起癌細胞毒性,本水果核酸製成的奈米水膠在生物體可分解的無毒包覆材料上,於未來可提供一個新的藥物載體參考。

到底有幾分

我們透過一個有趣的「答錯倒扣」題目,深入去分析所有可能的得分,找到其中的規律性,並改變其中的得分和扣分。接著,我們透過「基準分」和「關鍵分」,找到題目的一般性,並整理為公式,透過這個公式,我們只要輸入題數N、得分a和扣分b,就可以馬上知道總共有幾種不同的總分。最後,透過這樣的研究結果,我們還可以與猜題策略做結合。 不同總分個數=∑k=1n(N+2-k)

逆轉黑暗

光線在我們生活中是不可或缺的,導光管能將在屋外的自然光導入屋內節省能源,而本研究將普遍固定不動的導光管結合本研究的追光系統改善固定角度的問題,讓導光管能垂直的朝向太陽,即可增加屋內的光線,本研究的追光系統運用三點接面的原理使用三個支架,透過推桿改變支架的高低形成不同角度的斜面來達成追光。

智能割草機

智能割草機設計為 推車式設計及安全性智能設計。刀片高度在大約6~7公分處。不同的切割位置會影響切割的力量,隨著角度越大,施力效果越小12V馬達配12V鉛蓄電池,施力效果最好。車輪要有突起,才能深入草地中,這樣車輪才能受力。需考量因應地形的穩定性。前輪越大,遇到坑洞可以直接通過。齒輪模組以1:6能夠有較大的拉力及爬坡能力。馬達上的齒輪與車輪上的齒輪接觸點上下接觸,可避免受到草莖或雜物影響。採用2個超音波分別設定邏輯,能有效避障,擁有最佳割草路徑。