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臺灣

防震未來式—懸浮技術的抗震

本實驗研究探討關於張拉整體結構運用在建築物結構的抗震應用,初步探究發現結構乘載過重時,結構體會因繩長變化,使得力平衡不穩定,導致結構體傾斜甚至斷裂坍塌,我們嘗試改善結構,讓此結構體達到更加穩固。張拉整體是一種懸吊平衡的結構裝置,因此也讓我們聯想其可運用在類似懸浮隔震結構的防震技術上,在初步設計上將拉繩結合彈簧,發現可以達到類似阻尼器的制震效果,因此我們進一步設計了一套懸浮抗震系統,系統結合物聯網技術,一邊能主動監測地震晃度,透過無線網路傳遞晃度訊息,一邊讓自主調控裝置依據晃度大小調整張拉整體平台使其回復到平衡狀態,經過地震模擬實驗發現能有效減緩晃度,思考未來可將其運用在建築物的防震技術上。

羽毛不見了

本研究旨在觀察和降解禽類羽毛,並使用水解後的有機液肥澆灌植物,以觀察其生長效果。通過顯微鏡觀察和分析,我們發現羽毛在外形特徵、大小、顏色和長短方面存在巨大差異。在實驗中,我們將雞羽毛提供給微生物進行厭氧醱酵分解,結果發現厭氧微生物成功消化了羽毛。在羽毛水解實驗中,我們添加了培養的羽毛分解菌,七天內成功將羽毛水解,同時生成了生質氣體和液肥。我們將羽毛消化液稀釋後澆灌在種植的小蕃茄、白菜、油菜等植物上,實驗結果顯示,使用液肥的農作物生長更加茂盛,產量也更高。其中,白菜的生長增幅最佳,達到了35.4%至46.1%。透過這項研究,我們更深入地了解了禽類羽毛廢棄物在農業上的應用,同時也對環境產生了友善的影響。

看得見聲音?—以傅立葉轉換應用聲紋辨識及判讀警示音訊息

沒注意到警報聲往往使人錯過黃金逃命時間,對聽障者或聽力衰退的老人而言,更是不容忽視的問題。本研究嘗試編寫辨識說話者程式,先用人聲找出辨識特徵方法,以傅立葉轉換得到音檔頻率,再用兩種方法擷取特徵來辨識說話者,得知不同參數對準確率的影響,進而實際應用於辨識警示音。 本研究錄製資料庫和測試資料音檔,建立說話特徵後,分析測試資料特徵,與每人資料庫特徵做比對,判斷說話者是誰。結果顯示,一個音檔中取出越多頻率為特徵對準確率沒有明顯影響。將音檔切為小段分析,對準確率影響較明顯,且每個小段音檔長0.02秒到0.05秒有最高的準確率。找出合適的變因後,在辨識警示音上準確率達100%,並將以Arduino連接LED與LCD螢幕,讓聽障者看得見聲音。

豔麗的編織者—棒絡新婦

棒絡新婦是我們校園中常見的蜘蛛,雌蛛的身體背面黃黑交錯,腹面還有一大片紅色斑紋,非常豔麗。我們透過高度角觀測器和指北針,調查出棒絡新婦所結的網,高度大多落在1.0公尺到3.0公尺之間,傾斜方向則是以東高西低的比例最高。此外,有將近一半的棒絡新婦會群聚結網,但佔網機率非常低,幾乎不會互相拜訪。從攝影畫面中發現,棒絡新婦在織網時,會先吐出不具黏性的支撐絲、框絲、軸絲和踏腳絲,最後再由外往內以螺旋方式繞上具有黏性的橫絲,整個蜘蛛網就大功告成了!

雙龍擺尾盪混沌-探討雙擺轉動時的混沌現象

本實驗的目的在探討雙擺在擺動過程中的混沌現象。我們利用EXILIM相機及Tracker軟體為實驗工具,探討下擺在繞圈運動時的條件。結果發現,雙擺在第3次擺動後開始明顯不規則。下擺繞圈現象出現在上擺兩端處,且連續繞圈數多為1-3次。此外當擺重越小,擺長越短或擺角越大時,下擺繞圈數及上擺振幅也較大。當擺重越大時,雙擺總能量快速減少,轉動圈數也較少。而當擺動過程中時,根據鉛直面圓周運動原理,只要下擺能量大於臨界能量(5/2mgR),即可產生連續繞圈現象。

「糟」告天下-快速自製廢棄金門高粱酒糟清潔用品初探

我們想解決學校購買大量化學清潔用品造成的環境與健康問題,及金門高粱酒糟被棄置引發的飛安及汙染 問題,於是將廢棄酒糟進行發酵研究,再製成清潔用品。 實驗發現以黑糖配比3.0及攝氏35度製成的酒糟酵素,製程短且具最佳去油效果,並應用Arduino、溫度感測器和加熱棒,研發「金門酒 House」,創造智能的溫度控制系統,讓酒糟在最佳條件下發酵。 最後成功研製多款清潔用品,慕斯可減少搓揉省時、手工皂清爽好洗、神奇魔法片輕薄好帶。透過多元管道宣導,從學校出發擴及社區、網路,且將自製清潔用品贈予弱勢,並建議金酒自製清潔用品回饋鄉里與獎勵民眾自製,減少能源消耗、降低對化學清潔用品需求,共同 響應國家淨零排放政策,達成 SDGs,開創永續金門新局面。

眾「蛭」成城-探討巴蛭(Barbronia weberi)的生態習性與動物行為

巴蛭 (Barbronia weberi)吃食活體動物類及屍體,屬於肉食性及腐食性的水生動物。獵物為水中小型動物,例如孑孓、赤紅蟲、絲蚯蚓、福壽螺、囊螺、錐蜷螺。孑孓的密度愈大,孑孓被捕食的數量也愈多,捕食率隨著密度變大而提升。在60隻孑孓密度下,一隻巴蛭三天能捕食54.67隻,二隻巴蛭能捕食59.67隻,三隻巴蛭能捕食60隻,巴蛭的密度愈高,捕食孑孓的效果也愈好。擺頭掃動模式能提高自己的捕食率,平均10秒能掃動8.67次而且巴蛭具群聚性,可說是眾「蛭」成城。巴蛭 偵測獵物存在的位置,可藉由視覺 (光影變化 )、振動及嗅覺來感知,其中嗅覺較靈敏。巴蛭能存活於pH4.5~pH11、0.05%的肥皂水溶液及沙拉油與水混合液,建議可以將巴蛭歸類於底棲無脊椎汙染指標生物(bioindicators)。

有質量彈簧圈的複合振動與擺動

高中所學的單擺及鉛直簡諧振動,都是在假設擺繩及彈簧沒質量的情況下掛重物的運動模式,本研究使用有質量的彈簧圈,在不掛重物的情況下進行擺動及振動實驗。實驗中發現有質量彈簧的振動週期與擺動週期非常接近,而且同時運作的情況下會有穩定的共振運動模式。經過我們仔細的實驗觀察,發現這樣的複合運動共振態,在單邊擺動一定的次數後,經由似橢圓形變換過程,產生換邊擺動的有趣情況,對照多種不同擺動模擬的結果(複擺、錐動擺),我們推測振動為此模態周期的主要影響機制。

利用深度學習將黑白影片色彩化

1920年代和1930年代,攝影設備剛剛起步,攝影設備只能拍攝黑白圖像的照片或影片,但仍有許多經典電影被記錄下來。如今,隨著科技的進步,攝影設備也在不斷迭代,彩色成像技術和高品質成像技術不斷被更好的技術所取代。因此,如何將黑白圖像轉換為彩色圖像成為一個重要的研究課題。本研究的目的是將黑白影片轉換成彩色影片。我們的方法可以分為兩部分:彩色化模型設計和影片連續性優化。在顏色轉換模型設計部分,我們使用了生成對抗網絡(GANs)技術,基於U-Net設計了5個模型,並使用COCO數據集訓練顏色生成模型。在電影連續性優化部分,我們首先使用景觀數據集中微調的前五個模型中最好的模型。在這個過程中,我們發現模型生成的影片存在顏色不連續的問題。因此,我們設計了三套方案來解決,比如使用H.264重新編碼生成電影,使用平均像素的色調值提高電影的色調穩定性,使用ORB預測個別幀。結果表明,影片的色彩轉換效果表現優異。

矩陣形省水灑水器

近年來,隨著日益嚴重的全球暖化以及氣候變遷,使得可用的水資源日益枯竭。有鑑於此,我們致力開發出一種能夠減少水資源浪費的灑水器。本研究利用 3D 模型設計軟體 tinkercad 設計出矩陣形省水灑水器的各個零件,並計算出水壓與孔徑大小以及噴射距離的關係,藉由調整各出水口的孔徑來控制噴水範圍。 實驗結果顯示,且相較於傳統灑水器省水達 25%,且使用3D列印技術製作,可根據自身情況調整出水口大小來控制射程,以控制灑水的長寬比,以達減少水資訊浪費、增加水資源有效使用率之目的。