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臺灣

利用生成對抗網路生成擬真的山脈地形

本研究中,我們利用Google所提供的API收集來自台灣及中國的地形高度圖(heightmap)和衛星空照圖。我們利用收集的圖像訓練pix2pix cGAN (conditional Generative Adversarial Network) 模型,並將人工繪製的高度圖加上真實山脈應有的細節(包含尖銳的山脊、山壁上的紋路、連續的河流網路……等),透過訓練的pix2pix模型生成更接近真實山脈的效果。為了提升擬真地形的生成效果,我們在原先pix2pix模型的基礎下,額外加入「動態權重層」來達成。最後利用這些經訓練的pix2pix模型,開發了API、Unity客戶端及網頁客戶端,使我們訓練的pix2pix模型更加實用。本研究除了能應用於遊戲開發,使生成擬真山脈的流程更為簡化,也可將其應用於將低解析度之高度圖轉換為高解析度之高度圖,同時保持高度圖的真實性,幫助地形資料的收集作業。

高熵合金Alx CoCrFeNi (x = 0 - 0.4), Al0.5CrFeMnNi, CoCrFeNiMn 和FeCrNi近常數電阻率之研究

二元合金的電阻率大小取決於合金的有序度的大小,當「無序相」出現時,合金在等莫耳比例混和會有最高電阻率,以CuxAu1-x為例大約為7倍,但是如果「有序相」出現時,例如混和比例為25%(Cu3Au)及50%(CuAu)會出現電阻率大幅度下降現象,甚至接近純金屬元素之電阻率,因此我們猜想如果合金由三元到五元等莫耳比例混和,預期可能會出現類似結果,查文獻後才知道有一種合金叫做高熵合金(五元以上合金)。然而研究結果令人驚訝,我們觀察到極高的電阻率產生,大約為混合法則所得的21倍,以及異常小的電阻率溫度效應,經由XRD探測發現多元合金都有無序相出現,然而在300 K到673 K範圍內電阻率卻接近定值,實驗結果呈現殘留85%的電阻率,表示高熵合金的晶格內有高濃度的本質缺陷(Intrinsic defect)。

時尚綠材料-自製回收衣料稻殼複合膜

本報告發現尼龍於乙醇鈉溶解成液狀。由1M醋酸滴定尼龍乙醇鈉溶液實驗,得知尼龍單體與乙醇鈉反應莫耳數比1:2 ,說明尼龍單體的醯胺分子都被乙醇鈉打斷而成液狀。將 1 公克尼龍分解所需氫氧化鈉為1.12公克及乙醇20毫升、最佳分解溫度85°C。在添加不同黏著劑實驗:我們發現透明膠水加入與尼龍乙醇鈉溶液中的交聯作用成膜。自製回收衣料稻殼複合膜配方:尼龍1公克加氫氧化鈉1公克、 乙醇20毫升及1.5公克稻殼粉與3.5公克透明膠水(聚乙烯醇PVA)。測試複合膜隔熱效果:暖暖包初始平均溫度45.14℃→降為30.9℃。複合膜25分鐘後的降溫效果14.24℃。隔音實驗中自製複合膜產生了平均6.67分貝的減音效果!

魔環

假設G為簡單圖,令V(G)、E(G)分別為G的頂點與邊所形成的集合,|V(G)|與|E(G)|分別代表G的頂點集合與邊集合的元素個數。若u, v∈V(G)且u, v有邊相連,則將此邊記為uv∈E(G)。對於給定的填單圖G,若存在函數f: V(G)∪E(G)→{1, 2, 3,…, m},其中m=|V(G)|+|E(G)|且函數f滿足下列兩個條件: (1)f為1-1且映成函數: (2)對於每個邊uv∈E(G),f(u)+f(v)+f(uv)恆為定值T, 則稱函數f為圖G的一個『魔函數』,G為一個具有『魔和』為T的『魔圖』。 在此次研究中,我們證明了下列的結果: 1.任意圈Cn為具有魔和[(5n+4)/2]或[(7n+3)/2]的魔圖; 2.長度為奇數n的圈Cn,其中n≠5,為具有魔和(5n+5)/2的魔圖; 3.長度為n=4t+2(t≧1)的偶圈Cn,為具有魔和(5n+6)/2的魔圖; 4.長度為奇數n的圈Cn外加兩個相鄰的懸掛邊所成為的圖為一個魔圖; 5.三個具有共同端點的n-路徑所形成的圖為一個魔圖。

虎媽保護你-智慧型AI導護桿

偶見一則【學校導護發生意外】新聞,看完後在我們內心衝擊非常巨大,於是想要解決這問題。又從日常觀察校門口發現不論有無紅綠燈、斑馬線等,導護的生命安全一直存在危險之中。於是利用micro:bit藍芽功能設計中控台,配合超音波、紅外線來測量是否有來車的訊號與行人端人臉辨識鏡頭、PIR偵測是否有行人的訊息,決定何時控制導護桿的收放、紅綠燈閃爍。也導入自動語音播放功能來協助視障人士,可以知曉所剩餘的通行時間。導護桿上裝置超音波感測元件,可於發生車禍時透過IFTTT傳簡訊通知導護和警察局,達到即時救援。最後再加強行人穿越道上裝置地面紅綠燈,警示低頭族注意狀況。希望這項作品能夠讓導護降低發生車禍的機率,減少遭受危險。

Crazy knights

據Guarini騎士交換難題,我們設計出156個瘋狂騎士棋盤,並以對應之節點圖形特徵決定騎士擺放位置、最多騎士對與最少交換步數規則。 一、騎士對交錯擺放有利於找到最少交換步數。 二、單一節點圖最多騎士對得到最少步數關係如下: 1.「環圖」與騎士對關係為「騎士對數量」×2+1 2.「非環圖」與騎士對關係為「騎士對數量」×3 3.當Vf=2且Vt=2,則 nPmm=3n 4.當V_f=1且V_t=2,則 nPmm=2n+1 三、臨時停駐點決定環上點數與騎士對的關係如下: (一)若點環上有臨時停駐點,則最大環點數與騎士對關係為 2n 。 (二)若點環上無臨時停駐點,則最大環點數與騎士對關係為 2n+2。 四、度序列可作為判斷同構圖的有效工具,但需參考節點圖特徵將分岔點與臨時停駐點的距離予以比對確認。

沙墨乾渴、水山爆發-白板筆之創新設計

市售棉心式白板筆是以毛細現象將墨水儲存於棉心,當墨水過量會有漏墨問題或無法將墨水以毛細現象完全導出。本創新直液式白板筆是類似鋼筆方式儲水,其物理原理與舊型棉心式完全不同,它是以內外壓自然平衡來導引墨水,實驗中以棉心吸水效率、墨水損失率與色彩分析相關的實驗驗證下,其可改善舊式白板筆的缺點。但新式白板筆仍會受環境溫度與壓力變化而有漏水狀況。本組以自製測試設備輔助下,模擬了溫度對應壓力的變化、墨管內空氣與墨水膨脹率不同產生漏墨與高山大氣壓力降低導致墨水溢出的實驗。根據實驗結果本組進一步設計以針筒活塞來調整壓力的新式白板筆,完全解決了漏墨的缺點,且此環保可重複使用的設計是值得持續研究與推廣。

當機立「斷」—— 浮萍自裂脫險的機制與生態意義

浮萍在逆境下葉狀體會有分離的現象,本研究證實:浮萍透過葉狀體分離,增加逃離逆境的機率,提升族群生存率。此分離機制受到過氧化物質(H2O2)的調控,逆境下,浮萍母葉節處(node)的H2O2含量上升並誘導細胞死亡,進而造成連接構造斷裂,另能透過乙烯途徑活化纖維素分解酶使葉狀體分離。我們也發現青萍及紫萍具不同生存策略:青萍對H2O2的高敏感度使其能在逆境下快速分離,進而降低其葉狀體間的內聚力,更容易藉由風吹或水流加速逃離逆境;紫萍則對H2O2較不敏感且內聚力大,以較大的單一個體及對逆境的高耐受性來渡過危機。蛋白質含量極高的浮萍是蛋白質補給品的好原料,期待分離機制的深入研究能應用在浮萍種植上,使其快速分離提升產量,應對將到來的糧食危機。

正n多邊形中的等腰個數這樣算!

此研究一開始從科學月刊中的七邊形之謎出發,先研究在正多邊形中黑點數為2的條件下能畫出幾個等腰三角形,其中我們透過觀察得到了一些性質,並證明出正n邊形2黑點的類型分別會有n(n-2)/2個等腰三角形,n為偶數;n(n-1)/2個等腰三角形,n為奇數。接著又證明出正n邊形3黑點的類型也分別會有n(n-1)(n-3)/4個等腰三角形,n為奇數;n(n-2)2/4個等腰三角形,n為偶數(不為4的倍數) ;(n2-5n+8)/4 xn個等腰三角形,n為偶數(4的倍數)。

血跡檢測-色素替代試劑與現行酚酞法之比較

血跡試劑通常利用氧化還原反應,檢測樣品當中是否含有血紅素,現行卡斯特-梅爾呈色試劑成分為還原酚酞,並以肉眼判讀試劑是否由無色變為粉紅。因其呈色易與血液樣品混淆,本研究改用Python、OpenCV、numpy進行試劑呈色之飽和度分析,輔助判讀試劑變色變化,並以食用色素靛藍、亮藍取代酚酞,製備顏色變化不同的血跡檢測試劑。結果顯示還原亮藍顏色無明顯變化,而還原靛藍則可取代還原酚酞進行血跡鑑定,且試劑顏色判讀為紅色變為黃色或無色,不易與樣品混淆。在反應速率測試中,還原酚酞與酒精以體積1.5:1混合;還原靛藍與酒精以體積1:1.5混合,試劑靈敏度最佳,偵測極限分別可達10-4與10-3的血跡樣品濃度。