全國中小學科展

臺灣

行人警示系統之開發與研究

台灣近年來,行人與汽機車的交通事故頻傳,我們開始思考是否可以開發出一套行人警示系統,來輔助駕駛了解前方路況,即時提醒駕駛需禮讓行人,同時告知後方來車前方路況,減少追撞事故。我們使用Yolov8進行斑馬線與行人辨識模型的訓練,Python程式執行模型進行物件偵測,Supervision進行區域內物件數量的統計。經由條件設定,判斷車輛前方是否有行人或是斑馬線,若車輛前方有行人,將於影像畫面中顯示警示標語,發出警示語音提醒車內駕駛,降低汽車與行人的事故發生機率,同時送出藍芽訊號使警示燈顯示動態警示燈號,提醒後方駕駛前方路況,降低前車因禮讓行人而被後車追撞的機會。我們已經成功開發出『行人警示系統』,並可成功上路使用。

『藻』夕共處—探討滿江紅與念珠藻的共生關係

本研究探討滿江紅與念珠藻的共生關係以及環境因素對於兩者共生情形的影響。我們的實驗分成兩部分,第一部分分別以滿江紅與念珠藻為檢視對象,比較兩者在共生狀態或獨立生存的狀態下的差異;第二部分則改變環境中的氮濃度,並藉由觀察滿江紅的固氮活性和重量及念珠藻的數量和異型細胞比例。我們發現獨立念珠藻幾乎無法生存。無藻滿江紅的葉綠素a含量明顯高於共生下的滿江紅。在不同氮濃度培養下,滿江紅的固氮活性隨氮濃度上升而下降,重量變化量也隨之增加,但念珠藻的數量和異型細胞比例無明顯差異。以上結果顯示,改變共生關係後,滿江紅與念珠藻的生長狀況皆有所變化且環境氮濃度與滿江紅固氮活性呈負相關。

超音波自動跟車系統

在本研究中,希望能由與前車距離、相對速度等數據,設計符合自動跟車功能的系統。能與前車保持固定距離,並追蹤相對速度,在前車煞車或加速時,使後車即時反應。 分別使用軟體模擬及Arduino控制車輛,測試PID控制在各情況的可行性。前車行駛模式包含等速、等加速度等,測試後車的PID組合,以設計出最佳的直線跟車系統。在軟體模擬中,經過變換車道、圓型軌跡、轉向等環境測試,分析出P值在各個情境的作用,及其大小的優劣或限制。利用第二測距感測器,以前車的轉向幅度,控制後車兩輪速度差,使系統具備轉向跟隨的功能。

兩種酵母菌對毛氈苔消化行為之影響

從實驗中得知毛氈苔可以消化分解酵母菌。同時酵母菌依據能忍受不同糖濃度的環境,又可細分為高糖酵母與低糖酵母。而高糖酵母與低糖酵母於細胞壁有結構上的差異〔1〕,因此毛氈苔在消化高糖與低糖酵母菌時出現不同的捕蟲行為。

雙金屬觸媒(Binary alloy catalyst)在二氧化碳還原反應上的應用探討

二氧化碳在大氣濃度中不斷飆升,進而加劇溫室效應。該如何降低二氧化碳的汙染成為一個重要的議題,而其中將CO2RR有很好的發展,運用電化學將二氧化碳經過金屬觸媒進行還原反應,得到的產物可以做為燃料電池的燃料來源或化工原料…等許多應用,被視為將來很有潛力的環保科技。 然而以銅做為觸媒雖然可以獲得多樣的產物,卻缺乏選擇性,因此我們決定以銀作為輔助,製作雙金屬觸媒,進行改善。 本實驗合成核殼結構的銅銀奈米粒子,並以碳黑作為載體,來製作金屬觸媒,可以防止銅在反應過程中氧化,並同時保留兩種金屬的特性。我們開始思考還原溫度如何影響雙金屬觸媒的生成,進而影響產物的選擇性。我們計劃以油胺油酸法合成銅銀金屬觸媒,改變溫度條件,並嘗試不同的金屬比例,尋找提升效率的最佳反應條件。

半正鑲嵌圖形中的捷徑問題

本研究從在方格棋盤中走捷徑的問題出發,推廣至由多個相異正多邊形所組成的半正鑲嵌圖形和k律鑲嵌圖形,其沿格線走捷徑的方法數與最短路徑。研究中,我針對所有8種1律半正鑲嵌圖形及2律、3律鑲嵌圖形的各一種圖形進行分類探討,包括截半六邊形、截角六邊形、扭稜六邊形、小斜方截半六邊形、大斜方截半六邊形、扭稜正方形、異扭稜正方形、截角正方形圖形。我將每種棋盤進行「轉正」,使它對應於唯一的矩形棋盤,達到「捷徑同構」,因而原本半正鑲嵌圖中的捷徑問題就等價於方格棋盤的捷徑問題。我將走捷徑方法數的通解分類,發現有組合數類、以及階差與指數混合兩大類,並分析康威表示法與通解的關係。並且我還將圖形分為複雜與單純,藉由研究複雜圖形來深入探討一些數學性質。

三線式張拉共構體穩定性研究

張拉共構體以常見的細繩使一個結構漂浮在半空中,想了解張拉共構體當中的原理。有一篇科展研究 提到三條線的張拉共構體做不出來,經實驗發現製作穩固的三線式張拉共構體方法及注意事項。 過程中,重新設計張拉共構體三次,發現上結構懸浮隱藏著槓桿原理,成功使用有彈性的繩索測量共構體繩索的張力。探討張拉共構體的懸浮特性獲得的結論:1.三線式的張拉共構體需要在上結構追加重物才能讓它穩定不翻倒。2.三線式張拉共構體的上結構有槓桿原理的特性。3.三線式張拉共構體的懸掛重物越重,越能夠承受一定程度的橫移晃動,但是第3號線將承受整個結構體的拉力及重量。4.第3號線的位置越接近第1 、2號線將使上結構可以承受比較大幅度的晃動。

七巧板拼凹多邊形

本主題是研究七巧板拼凹多邊形的拼法 。 我們得到下列結果: 一、證明七巧板拼成凹多邊形的最大邊數為17。 二、七巧板拼凹四邊形的圖形分析1種情形拼法不存在。 三、七巧板拼凹五邊形的圖形分析3種情形,計算5種情形的拼法。 四、七巧板拼凹六邊形的圖形分析7種情形,計算14種情形的拼法。 五、用Excel驗證凹四至凹六邊形的情形。 六、用Python程式找出凹多邊形的拼法, n = 4有1種;n=5有5種;n=6有14種;n=7有23種;n=8有41種; n = 9有58種;n=10有89種;n=11有118種;n=12有166種;n=13有212種。

探討神經細胞特異性磷酸化PaxillinS119的進核機制與其對 RNA剪接的調控

神經細胞成熟的過程中可分成數個階段,每個階段間的轉換都伴隨著蛋白質的種類,RNA異構體、細胞結構與功能等全面性的轉變。但控制神經細胞在確切的時序下成熟的分子機制尚待研究。本研究發現 Paxillin 的新功能:當腦神經細胞在活體外培養至第七天時, Paxillin 的位點 Serine119 會被磷酸化 (p-PaxillinS119),並從細胞質轉位進入至細胞核。我們使用 N2a 細胞以神經分化的模式來探討 p-PaxillinS119 進核的分子機制與功能,發現 p-PaxillinS119 進入細胞核需要位點 Serine119 被磷酸化,且分析後確認 Paxillin 的 LIM 結構域中帶有 PY-NLS 序列,分別為 P516/Y517 及 P575/Y576。我們發現 Paxillin 藉由轉運蛋白 Importin β2 辨識其 PY-NLS序列,進行蛋白間的交互作用後進入細胞核中。從螢光影像的分析,我們觀察到神經細胞的 p-PaxillinS119 在細胞核中會呈現顆粒狀,並與 RNA 剪接因子 P-SR 共定位在核斑點上。經由免疫共沉澱與細胞轉染的方式,我們證實位點 Serine119 突變,會影響 Paxillin 與 RNA 剪接因子的交互作用,及降低細胞分化與 RNA 剪接的程度。

以牙還「鯊」:AI影像辨識鯊魚牙齒化石

台南左鎮菜寮溪和玉井曾文溪邊過去幾十年不斷有鯊魚牙齒化石出土,例如:大白鯊、虎鯊、公牛鯊、甚至還有已滅絕的史前最巨大鯊魚巨齒鯊的牙齒化石(生存於2,300萬至260萬年前),民眾採集到一時很興奮,但沒有專家一旁協助辨識鯊魚牙齒化石的種類,卻仍舊很苦惱!因此我們嘗試設計全國第一款有效易用的鯊魚牙齒化石分類手機 App,幫助民眾使用身邊的手機就可以快速辨別鯊魚牙齒的種類!本研究開發的 App 在博物館以及野外實測時可以有效地辨識七種鯊魚牙齒化石,並提供相關資訊和影片,具有實用性,以及「鯊魚小博士」二元樹互動學習的功能,讓使用者可以更有趣地學習鯊魚的知識,深具教育意義,並且在實驗室實測完整及破碎化石可達到92%和88%的正確率。