全國中小學科展

臺灣

少數決之進階討論

「少數決遊戲」就是針對N個玩家詢問一些只能回答是或否的問題,而問題回答不必符合實際狀況,由少數一方獲勝,這個部分的定義與少數派賽局(Minority Game)中的定義相同,不同處為獲勝者須進入下一輪的問題,直到剩下一位或兩位玩家為止,由剩下玩家獲得最後的N單位獎金,但所有人需償還原來遊戲開始時所付出1單位的代價。前作「詐欺遊戲之少數決」[1]即對該問題作詳細的探索,但僅限於一組結盟人數。本作品是將前作內的獲利期望值與演算法作進一步的發展討論,並對結盟人數超過必勝結盟人數時的期望值變化做討論,得到賽局理論中的「少數派博弈」類似的結論。本作品更進一步討論兩組結盟人數的結果與期望值,後續的變化有些類似賽局理論。

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。

滄海一希—溫鹽度對希瓦氏菌特性探討

脫色希瓦氏菌是一種海淡水中皆可分離出的細菌,更是部分魚類的益生菌。相關文獻指出該菌對石斑魚、金目鱸有抑制體內病毒生長的效果。本研究主要探討不同溫鹽度對其生理變化的影響,包括生長曲線、泳動能力、抗藥性。以添加海鹽濃度0%、0.1%、0.5%、1%、2%的LB培養基,以及28°C、37°C下的培養條件 ,模擬不同情況下該菌的適應能力。研究顯示隨著鹽度上升,該菌生長速度與泳動範圍有隨之增加的趨勢,但若加入過量鹽類則會抑制其生長。此外,在四級胺(BKC)作用下,該菌具備較高存活率,而二氧化氯會使其與病原菌一併殺死,不利產生益菌效果。為了近一步探討脫色希瓦氏菌對於其他本土魚類的效益,未來會著重於觀察不同魚群與該菌的相互作用關係。

生廚餘活菌分解養液水培蔬菜之探討

本研究探討「生廚餘分解養液」水培蔬菜的可行性。我們建立「生廚餘分解缸」,透過量測水質推測硝化菌(Nitrobater)與亞硝酸菌(Nitrosomonas)培養完成與累積出水耕蔬菜所需NO3-濃度(150mg/l) 約9週,pH值必須5個月才能趨於穩定值7.1。「生廚餘分解缸」DO值10ppm與自行研發「K1循環流沙床」,搭配琵琶鼠與泥鰍具有最佳分解效率。「生廚餘活菌養液」可利用純化大灰苔蘚作為「活菌液肥熟成檢測」試紙。「生廚餘活菌養液」以動力循環方式水耕蔬菜有非常好成效。並以水耕機比較「生廚餘活菌養液」與「化學液肥」之間的差異,發現「生廚餘活菌養液」種植成效較好,且可以採取「無動力水耕瓶」方式種植,大量節省電力與設備花費,還能種植出硝酸鹽含量較低的蔬菜。

『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。

kalus-nibu'的生殖行為—探討枯葉大刀螳螂交尾、產卵、孵化的生殖行為研究

本研究探討枯葉大刀螳螂 (Tenodera aridifolia aridifolia)生殖行為,研究一交尾行為結果:過程中雄螳螂會以78±19.8cm/s的速率逃離雌螳螂的獵捕,如被雌螳螂咬斷頭胸,可再活5天。研究二產卵 結果:雌螳螂腹部擺動幅度 2.5±0.1cm做類心臟線螵蛸,為後代預留一道 0.744cm出口。研究三 螵蛸對 卵防護 結果:0.12g水 在防水片全蒸散後,螵蛸內仍有 0.06 g,受外力擠壓後可回復2/3形態。研究四孵化結果:前若蟲跳出螵蛸,平均重力位能3.23x10-5J,以0.005mm線柄吊在空中、可承受.02gw、需12min脫皮成為初齡若螳,以上完成交尾、產卵、對卵防護、孵化生殖行為之研究。

墨墨在舞動~探討以酒精驅動墨滴鋪展的物理現象

本研究是探究以大豆沙拉油為基底相的開放系統中,酒精驅動書法墨滴鋪展的物理現象。透過鋪展面積倍率分析,發現以墨滴當鋪展相比其他顏料更適合,乙醇驅動墨滴鋪展的效果優於甲醇、丙醇及丁醇。基底相的高度會影響墨滴的鋪展倍率及鋪展現象的可重複性。0.054公克的墨滴在油高0.54cm,鋪展倍率最大,聚合效果最好。若油高超過墨滴的理論直徑時,控制墨滴重量在0.031公克,可使2公分高度落下的墨滴以花瓶狀懸掛在油面。驅動液酒精濃度越高,面積鋪展的倍率越明顯;可用酒精調整墨滴表面張力,使墨滴以碗狀懸掛油面,再以酒精驅動鋪展,若酒精墨水表面張力低於31.1mN/m以下,可產生自發性的鋪展現象。上述液體系統可設計成用來認識物理現象科學玩具。

鄰苯二甲酸二丁酯塑化劑電化學的感測器研發與應用

添加鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)製成的聚氯乙烯(PVC)廣泛用於消費性產品中。研究顯示,長期攝取大量DBP會影響實驗動物的生殖和發育情況。本研究旨在使用電化學感測器檢測DBP,使用二維層狀雙金屬氫氧化合物材料,增加拋棄式網版印刷碳電極導電性能及β-環糊精修飾作為檢測DBP的偵測點,以取代價格高昂、耗時、數量少的液相層析串聯質譜儀。研究者利用循環伏安法測試,發現感測器的電流響應對DBP具有線性關係,且有高選擇性、穩定性及再現性,再經真實樣品測試,也確認其可行性。本實驗將飲料包上PVC保鮮膜加熱,對照電流響應對DBP的線性關係,可得知該飲料的DBP濃度,期望此設計能應用在食安檢測等塑化劑檢測上。

PBC~ A home-use detection device for brain tumors that compress the brain stem and optic nerve

腦部腫瘤是沉默殺手, 藏匿在腦中數十年。 一旦發作,通常都會造成巨大的影響。雖有數種高階儀器,可以檢測。但檢測過程繁複、 等待時間以及價格, 對於民眾都是不小的負擔。 腦部腫瘤的診斷方式為: 神經內、 外醫生會用筆燈對患者做初步的瞳孔光反應檢查。 藉由患者瞳孔縮小的速率,判斷是否要安排進階的檢查。但此行為仰賴醫生的經驗,沒有統一的方法及數據可供判斷。 本研究設計一款成本約$1,300 元, 重量僅 159 g,圓柱直徑與柱高皆約為 7cm 的隨身裝置。 藉由 MCU 控制攝影機, 頂部 1.44 吋 TFT 螢幕可即時顯示患者眼部狀態,檢查結果計算後, 也會立即顯示在螢幕上。除提供醫護人員即時數據化的解讀患者狀態。更協助醫護人員在做瞳孔光刺激檢查時,有科學化的標準。

台灣厚蟹生態習性與挖洞行為之研究

台灣厚蟹與雙齒近相手蟹是二仁溪河口的優勢蟹種。台灣厚蟹蚤狀幼體具趨光性,幼蟹棲息在高潮線以下,成蟹則在高潮線以上。遇敵會舉起螯足威嚇或躲入洞穴避敵。雜食性,母蟹會吃自己卵堆。幼蟹在水陸交接挖洞,成蟹在遮蔽物下方挖洞,遮蔽物愈大,挖洞率愈大。土表有水挖洞率較高。從石膏模型顯示洞底有膨大空間,洞穴側面像襪子。大多一蟹一洞穴,洞穴先搶先贏,主場蟹會趕走客場蟹,不會固定住某洞穴,會整地並變換洞穴。台灣厚蟹會在人造洞穴棲息,無法辨認自己洞穴。雙齒近相手蟹挖洞率低,洞口寬,愈往下方愈窄,洞底無膨大,洞穴側面像釘子,土表多水會挖水溝狀淺洞穴。雙齒近相手蟹搶奪台灣厚蟹洞穴常失敗,與台灣厚蟹是競爭也是掠食關係。