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臺灣

運用DDPG建構氣動式肌肉上臂運動強化學習模型

研究探討透過強化學習讓機器學習各種人類上臂運動。延續「運用氣動肌肉缸模擬上臂肌肉控制之研究」,透過有限的動作組可以控制上臂肌肉,然而因應環境條件的多變,模擬人類透過學習產生多樣多變的反應,在仿生的領域中有其必要。比較強化學習中的Actor-Critic與 DDPG (Deep Deterministic Policy Gradient)兩種模式,我們透過 Gym 建構具動作與環境限制的簡易訓練環境。比較兩個模型的細節後,最後選用了 DDPG 為我們主要的強化學習方法。首先我們利用 Tensorflow 模擬學習模式並記錄模擬移動的學習過程。我們運用到仿生手臂的實體,藉由影像辨識取得手臂的狀態,回饋至學習模型。仿生手臂運用學習資料進行移動,接著我們觀測系統所學習的移動是否可完成指定動作或工作。在軟體模擬中,我們證實了藉由達成數次目標的學習後,DDPG 可完成較細緻的移動。而 DDPG 在仿生手臂上的實作,則需透過輸出動作給氣動仿生手臂系統,來控制仿生手臂移動至目標位置。在未來,機器人將不單單只是運用馬達來當作動力來源,也能運用氣動肌肉缸成為動力元件。並且,人形機器人將會做出更像真實人體的動作。

利用深度學習改善自拍人像構圖

手機自拍像中常有人臉佔照片整體面積比例過大、構圖不佳的問題,針對此問題本研究運用深度學習提出改善方法。所設計的方法,主要包含四大部分:圖像擷取、圖像外擴、圖像填補以及圖像結合。圖像擷取中,我們運用Mask_RCNN和Closed_Form_Matting兩個演算法,結合兩者優點來生成遮罩,正確率可達87.5%;然後,藉由更改模型架構以優化與對訓練集做不同的前置處理,比較不同模型成效並修正,可對人像自動進行適當的外擴;此外,在圖像填補中,我們設計差集填補的方式來提升填補模型準確率;最後,自動將外擴後人像與填補後背景做圖像結合。實驗結果顯示,所設計的方法可有效地對圖像擷取與圖像外擴模型做優化,並將自拍像中過大的人像縮小至合理大小,形成結構均衡的照片。

Google小姐是女僕

你曾經有過躺在床上,想睡覺了,去不想離開被窩關燈的經驗嗎? 恨不得有一個專屬於你的僕人幫你處理生活瑣事,卻無法負擔這龐大的開銷嗎? 常出現在科幻電影中的智慧秘書,提醒你記得開會,但並不是每個人都向東尼史塔克一樣有錢。 「網際網路」這個早在1990年就出現的偉大發明,帶動科技和通訊發展,慢慢地從軍用轉變為民生用途,讓平民也能享受資訊傳輸的方便,近年來的家電都可以連上網,不在家也能控制家電,這樣固然方便,但是要把家中所有的電器換掉,成本一定很高。 這個專題將會用簡單、便宜的設備控制傳統家電,加入遠端遙控的功能,讓傳統家庭也能搖身一變成為智慧家庭,並結合時下熱門的語音助手,讓使用者只要動動口就能控制家電。

化污成油-合成鈷酸鋰觸媒催化大豆油及油炸廢油產出生質柴油之研究

本研究所得之最佳條件將碳酸鋰與氧化鈷以6:1的莫耳比合成非勻相催化劑鈷酸鋰,鍛燒溫度為900℃,鍛燒時間4小時,醇(甲醇) 油(大豆油)莫耳比值24,使用6wt%的催化劑,以攝氏65度的溫度反應2小時,可得出高達98.4%的轉酯率。

何以解憂?惟有杜康探討泡沫分離法以小米酒粕蛋白在不同條件下吸附汙染物之可行性

本實驗廢物利用,首次取用天然廢棄的酒粕蛋白萃取液,以蛋白質兩特性:起泡、遇重金屬變性,作為泡沫分離法的起泡劑與吸附劑,本組實驗貢獻: 一、酒粕蛋白萃取液可以做為泡沫浮選使用。 二、自製泡沫浮選器並逐步改善浮選器功能:1. 增加溫度控制功能 2. 增加循環功能 3. 增加泡沫移除功能4. 取泡分析更為容易。 三、以致冷晶片自製恆溫控制組水浴循環槽,完成不同溫度下酒粕蛋白的吸附力實驗。 四、自創排氣集水法,能準確測得非水溶性氣體收集的體積。 五、酒粕蛋白不只利用於重金屬離子浮選,還可作為鋰電池粉末分離回收、染劑及工廠廢液清除之用。 六、酒粕蛋白環保零汙染,能賦予廢棄物新用途,為廢水處理及綠色環保生活貢獻一份心力。

汙水處理從我做起

本次研究目的為設計一款便利又可隨身攜帶、且過濾物質為生活中常見的物品製作而成的小型淨水器。我們希望這款淨水器可以從我們自身來將生活中的廢水,經過一次簡單的過濾後再排入地下道。 我們以實驗的方式來比較活性碳、花崗岩石頭、瓷砂和石英砂的過濾時間、乾淨程度與生活取得難易度,發現瓷砂與活性碳是較佳的濾水材質。 最終我們使用奶粉分裝瓶當作濾水器的主體,裡面使用活性碳、樹葉、石頭、棉布做為過濾的材料,能方便清洗、簡單補充過濾材質及方便攜帶。

平行板電場間導電球的震盪分析

本實驗是利用平行電板通電後產生電場,導電球會因電荷傳導與靜電感應因素而在電場之中來回震盪的特性進行相關物理量的調整進行研究。各種變因包括導電球質量、電壓大小、球體半徑、不同球體、不同板距等等,我們量測了來回擺動數次所需要的時間計算平均速率,再以靜電學與運動學方程式推導,並加以分析影響實驗的各個因素。整體研究結果發現,在導電球運動時,質量較重的導電球因為擺動時無駐波、自轉的現象產生,能符合我們所推導之理論。此實驗裝置類似於馬達,通電後可使裝置持續運動,但是並沒有使用到電流的磁效應,屬於相當新穎的電動裝置。

益生菌或抑生菌~探討茄鐮刀菌影響咖啡果小蠹生長的情形

近來咖啡樹大增,造成在咖啡豆完成生活史的咖啡果小蠹迅速擴散,使用化學藥劑也難以防治。閱讀文獻發現白殭菌可以抑制咖啡果小蠹,因此我們採集帶白菌的咖啡豆進行培育,並透過前置實驗,找出使咖啡果小蠹早期死亡的蟲生真菌。經過菌種鑑定,此蟲生真菌是國外研究提高雌蟲生殖力的茄鐮刀菌。為了進一步了解此菌對咖啡果小蠹的影響,我們設計益生菌及抑生菌實驗。研究結果顯示噴灑4.39*106孢子液可在第3天達到半致死率;4.39*105孢子液可在10天內達到100%死亡效果;將噴灑4.39*106孢子液的咖啡果小蠹放入咖啡豆10天,可達22%長菌率,其殺蟲效果不亞於市售白殭菌,對咖啡樹上的疣胸琉璃蟻無致命影響。未來可將此菌與白殭菌共同運用於咖啡園中,達到生物農藥防治效果。

阿拉伯芥個體間防禦訊息根部傳遞之研究

在植物中,對於外在威脅能有效進行防禦一直是個非常重要的課題,而此實驗在探討植物彼此間經由根部傳遞的防禦訊息與生理防禦機制。 利用鹽刺激使其根部分泌出AtCAPE1胜肽進行防禦訊息的傳遞,以證實阿拉伯芥防禦訊息確實可經由根部進行彼此的溝通,且可利用擁有正常基因的植株提升突變株的防禦能力。 結合AtCAPE此種植物體內少有被發現的胜肽進行實驗,並提供了許多延續實驗,為植物防禦系統闢出一條大道。

天涼了,呵口暖氣在掌心 ―探討吹氣、呵氣造成溫度差異的因素

本實驗為探討造成吹氣與呵氣溫度差異的主要因素。不論是呵氣還是吹氣,氣體同樣由體內排出,但天冷時我們會選擇呵氣在掌心,感受相比吹氣更溫暖。根據前人研究,溫度差主要來自於「氣體絕熱膨脹造成的溫度下降」和「白努利定律造成的氣流捲入」。本研究模擬人類呼吸系統,依照人體生理控制氣流的總量、流速、氣壓差、溫度和濕度。實驗結果顯示,絕熱膨脹效應和氣流捲入效應並非是影響溫度差異最大的原因。在本實驗中,絕熱膨脹混和白努利定律造成的影響,至多使吹氣與呵氣相差0.7℃,再加上水氣造成的效應可使吹氣與呵氣相差1.7℃。因此,我們推論水氣是造成吹氣與呵氣溫差的最主要原因。