全國中小學科展

依國際科展年度查詢

臺灣

AI消防閃燃偵測輔助系統

本研究針對近10年來超過30名消防員在救火時殉職,分別開發現場閃燃偵測模組和事前預防模組,前者能在消防員架設熱顯像儀之前,先將探測球丟入火場中,探測球利用ESP32並透過MQTT向樹莓派發送感測數值,並送至SQLite資料庫進行處理,再行計算閃燃發生的可能性,指揮官根據結果再決定是否靠近或暫緩;遙控履帶車則進行相同操作,除了更精確定位偵測外,並搭配鏡頭增加起火點、煙霧偵測功能,這些資訊能輔助指揮官做出正確決策,降低消防員的傷亡。 事前預防模組為巡查並偵測火災發生機率,可用在工業區等環境,先做好道路循跡模型與火災辨識模型後,在車上安裝各式氣體感測器搭配鏡頭辨識,根據回傳的數值做運算,可判斷火災發生的可能性並做及時處置。

陸蟹回娘家-棲地環境、堤岸設施對陸蟹分布與路殺現象的影響

112年5月10日至113年6月5日,於淡水河口至忠孝橋潮上帶發現T3、T4級陸蟹共4科(18種),主要分布於社子島以下的挖仔尾、竹圍紅樹林自然保留區。 陸蟹愛棲息平坦自然土堤,堤岸設施會截斷其棲地與通路。水泥河堤減少蟹種50.0%、平均蟹洞密度4.89%、辛普森生物多樣性23.5%、夏農(H)26.2%、均勻度(E)33.6%;亂石堆砌河堤減少蟹種33.3%、平均蟹洞密度27.7%、辛普森生物多樣性27.7%、夏農(H)44.06%、均勻度(E)33.6%。人工堤岸設施減少蟹種50.0%、蟹洞密度85.1%、夏農(H)26.3%。 路殺主因是堤岸道路設在陸蟹棲地範圍,雨後與海降時,其會大量穿越道路,易被車輛、漁網等人為因素路殺。階梯式河堤可降低棲地障礙,使平均蟹洞密度增加46.0%,建議將道路與陸蟹活動路徑立體化以降低路殺。

「蛙」佇家—利嘉林道的蛙類生態初探

為了瞭解莫氏樹蛙(Rhacophorus moltrechti)會比較常停棲在什麼植物上及不同蛙調方式(目視和聽音)其結果會有何差異,我們選擇臺東縣卑南鄉海拔約1,000 公尺的利嘉林道為研究樣區,並分析2022年至2024年間7次蛙調資料。研究結果顯示莫氏樹蛙會停棲在月桃葉和姑婆芋等10 種不同的植物上,其對停棲植物的喜好度並不明顯。此外,聽音記錄到蛙類鳴叫次數與蛙類隻數皆大於目視的數量,尤其在2022年和2024年的1月氣溫較低的冬季,聽音次數明顯大於目視次數。最後,根據研究結果和楊懿如(2024)在青蛙學堂的文章,臺灣的蛙類在冬季低溫時活動力會下降,甚至挖洞躲藏,所以我們建議林道的主管機關,盡量在冬天或氣溫較低期間、蛙類活動力較低之時,清理林道兩旁植物,以減少傷害蛙類及其棲地。

角格織網-探討角格矩形中對角封閉區的角格數變化

本研究目的為在相同的等腰直角三角形密鋪而成的矩形中,若從右上角頂點分別往左與往下移動數格,及左下角頂點分別往右與往上移動數格,再分別從左下往右上連接2條直線,並將這2條直線拓寬成一個封閉區域,則此對角封閉區域T會經過幾個三角格呢?先從左下角至右上角的對角線會經過的三角格開始觀察,發現經過的三角格數量與矩形長邊、矩形長、寬邊的最大公因數有關。接著將對角線有規律的拓寬成不同的封閉區域,並將經過的三角格用相異的顏色區分,用逆向思考的方式,把矩形中的三角格總數減去2直線經過的三角格數量,順利找出計算公式。最後我們也用相似的概念順利找出另一方向對角封閉區域H的計算公式,讓整個研究更為完整。

一日不用,「蘆」隔三「秋」~萃取「蘆薈」與「秋葵」自製植萃乳液之研究

本研究使用蘆薈與秋葵自製植萃乳液,方法有浸漬萃取法、蒸餾萃取法和微波萃取法。比較三種方法,發現以微波萃取法取代蒸餾萃取法,可以達到最佳效率。經氧化還原的碘量滴定實驗,發現秋葵比蘆薈有更好的抗氧化效果。以微波六次萃取法取代蒸餾萃取法的抗氧化效果更好。自製植萃乳液的酸鹼值都介於5~6之間接近市面上廣告pH5.5的乳液。使用蘆薈萃取液的自製乳液水分含量較高,屬於保濕乳液。使用秋葵浸泡油的自製乳液油分含量較高,屬於滋潤乳液。微波萃取蘆薈乳液和秋葵浸泡油乳液都有發展成為防曬乳液相關產品的潛力。依據防曬目的,開發微波萃取蘆薈乳液預防UVA導致曬黑與老化,開發秋葵浸泡油乳液預防UVB造成曬紅和曬傷。

廣義佩爾方程式的一些探討

這是一份將近持續四年的研究,而這一年佩爾質數的出現,讓我們的討論「突飛猛進」。 佩爾方程式是形如𝑥2−𝑚𝑦2=1的方程式,其中𝑘不為完全平方數之正整數。我們定義廣義佩爾方程式是形如𝑥2−𝑚𝑦2=𝑛 的方程式。在過去的研究中,我們主要從𝑥2−𝑘𝑦2=𝑝 (𝑘,𝑝 皆為互質的奇質數) 的正整數解開始研究,接著延伸到 𝑥2−𝑘𝑦2=2𝑚𝑝1𝑛1𝑝2𝑛2⋯𝑝𝑗𝑛𝑗,進而得到了解的唯一分解性質。而本次的研究,延續之前的工作,對佩爾質數展開了討論。利用蜈蚣彘,我們成功地發現了一些佩爾質數,猜測出一些可能的結果並證明;同時我們對佩爾質數的生成結構做了相當程度的了解。作為結束,設法利用分析的方法解決的之前的問題,以及對方程式的不可約解,是否存在較低次方根解,給出了必要條件。

以繞射光柵進行建物震動測量之探討

本研究利用光柵繞射原理,結合慣性振盪之單擺,探究震動造成繞射光點間距變化關係,以光點振幅測量震動,建立以光學繞射變動結果顯示結構震動之響應關係。先確定光柵片旋轉、擺角改變對於繞射光點位置偏移,並以GeoGebra軟體分析函數關係,接著測量實際結構震動之加速度與光柵繞射光點位置的動態變化關係,藉此分析地震造成建物擺動時,光柵繞射光點間距變動的關係與趨勢函數,並由訊號反應建立結構震動之繞射光點振幅變動的響應關係。以標準震動訊號產生平台,量化之振動訊號強度,測量出本研究裝置在二維平面之地震訊號測量之表現,獲得二維震動訊號方向分量之關係。並以OBSPY程式分析裝置所測量之震動頻譜圖,確認繞射光點振幅變動可顯示地震訊號之特徵頻譜,更進一步採用Python開發繞射光斑即時影像追蹤軟體,成功透過裝置分析環境的震動響應。未來希望能微小化裝置,以監測建物震動,作為區域範圍測量地震對建物影響之發展基礎。

基於影像識別與感測裝置之坐姿偵測輔助系統

本研究旨在開發一套系統,判斷使用者是否久坐與使用電腦的姿勢是否正確,並即時提供回饋。此坐姿輔助系統僅需使用電腦內建視訊鏡頭以MediaPipe BlazePose影像辨識模型抓取上半身節點資訊,並透過雙腳穿戴micro:bit感測裝置取得腳部三維加速度值。研究者蒐集各年齡層不同姿勢下的數據,討論其差異並計算F-score值以訂立閥值,判斷使用電腦的姿勢。同時,研究者運用PyQt套件建立使用者介面,使得系統能夠進行個人化設定,並即時地提供回饋。相較現有研究,本研究所提出之系統更輕量化、方便使用且成本更低。

Danio的健康食品-探討樹葡萄的抗氧化力與對斑馬魚胚胎的影響

本實驗探討樹葡萄各部位超音波水萃液的抗氧化成分、抗氧化力,並試驗其對模式生物斑馬魚毛細胞的保護力。化學檢定結果顯示,樹葡萄中抗氧化成分之總多酚含量前三名的部位為種子、葉和花,總類黃酮含量前三名則為種子、花和樹皮;此外,無論是抗氧化能力測定之A B T S 陽離子的清除率,或是 D P P H 自由基清除能力實驗,各部位的清除率都接近100 %,證實樹葡萄各部分都含有很高的抗氧化成分、抗自由基能力。另一方面,我們使用基因改造的斑馬魚胚胎進行生物檢定,因其具有會發螢光的毛細胞,可觀察樹葡萄水萃液是否可減緩生物細胞的氧化毒性,結果顯示青果、熟果和葉的水萃液對斑馬魚胚胎皆無毒性,且對其毛細胞具有明顯的保護作用。

點穴止毒:精準控制細胞胞吞作用來抵抗病毒入侵

人類為對抗新冠肺炎,研發出疫苗以減少重症,卻難以阻隔病毒進入人體,且導致許多副作用。新冠病毒會結合細胞表面的ACE2受體再藉由胞吞作用進入細胞,注入相關分子或讓ACE2失活可減少病毒進入人體,但卻會嚴重影響ACE2原本的功能,因此我們想要發展精準抑制病毒入侵細胞的方法。利用囊泡黏合系統,我們成功地停止負責廣泛胞吞作用的Rab5囊泡運輸,但其無法抑制病毒進入細胞。接著我們將負責帶入病毒的ACE2囊泡停止在細胞膜周圍的微絲上,可以有效地抑制病毒進入細胞,且不會影響其他的胞吞作用,讓ACE2還可在細胞表面正常工作。我們成功地發展出新的策略去精準抑制病毒進入細胞,且能減少對其他功能的不良影響,此技術可望提供新的策略來對抗不同的病毒危害。