全國中小學科展

依國際科展年度查詢

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。

群蛇亂舞之翻天覆地

我們研究的問題源自於〝棋盤上的蛇〞(Snakes on a chessboard) ,是由教授Richard Stanley所提出。問題如下:在 棋盤形格子上,蛇由任意一格出發,但蛇的走法只能往右→,往上↑,或停住。若此蛇已停住,將由另一條蛇來走,且不同蛇走過的格子不可重疊。證明:將 棋盤形格子完全覆蓋的總方法數為費氏(Fibonacci)數列某些項的乘積。 我們以〝生成格〞概念來解決問題,藉由生成格建立二維棋盤形格子〝蛇填充數〞與費氏關係,並試圖拓展三維空間棋盤情形,在過程中發現藉由〝生成矩陣〞可以組成空間棋盤的〝生成格〞,並以此解決p×q×r的空間棋盤問題。 2022年9月,在網站The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences上發現由教授 Greg Dresden及其學生Aarnav Gogri提出的數列,與我們2022年3月於高雄市發表的科展作品中的一組數列完全對應,甚而對此數列的原問題Tiling a Hexagonal Strip with Triangles and Diamonds,我們的作品還能做進一步延伸探討。

甲你纜牢牢-海底電纜之穩定性及意外防治

海底深處的電纜是沒有任何保護措施的,很容易被漁船等人為因素破壞。 在本研究中,我們 設計了三條漁船可能經過的路徑,分析魚鉤破壞裸露電線的機率。而後為電線 在埋設與敷設的交界處 加裝壓克力圓管、塑膠方格隔板、白棉、管狀海綿、壓克力圓管內填矽利康等方法 做 保護,比較 不同的材料對電線 的防護程度。 透過實驗,我們發現當魚鉤與電纜線成垂直時 被勾住的機率最高 在保護措施上, 使用塑膠方格隔板 可完全避免纜線受到破壞,保護的效果最佳。

高山生態群聚植物集中開花與昆蟲交互作用網絡之研究

本研究首度以植物學、花粉學、昆蟲學及生態統計學探討臺灣高山傳粉生態網絡。花季中期以蜂類為主,後期為蠅類。昆蟲及植物交互網絡緊密連結無子群體,仰賴關鍵物種支撐。蜂期為高山薔薇、玉山櫻草、貓兒菊、信義雄蜂;蠅期為一枝黃花、貓兒菊、家蠅。此兩期昆蟲與植物的穩健性不足,蠅期更易崩解。蜂類訪花具多樣性,蠅類訪花較專一。因蜂類、蠅類習性與身體特徵不相同,蠅類對花展幅 (Visit Unit)大、花冠筒淺、花冠筒筒徑小、還原糖含量高、花粉及花蜜之間的距離大、柱頭面積小的植物較能專一攜帶其花粉。共用傳粉者帶來異種花粉,以GLMM分析同異種花粉數量變化關係,發現一起開花略助於授粉。貓兒菊已入侵成為關鍵物種,花粉汙染90%的物種,必須移除。

心之所「向」—多個旋轉中心旋轉任意點的形心性質

從《虛數:從零開始徹底搞懂虛數 少年伽利略1》中的問題作為出發點,主要探討如何透過簡單的方式證明當給定樹的位置後,絞刑臺的位置不影響樁所形成的寶藏位置。在過程中,發現並證明了旋轉角度改變時,樁所形成的寶藏位置之移動軌跡為圓形。其中不論樹的數量和位置如何改變,皆能利用三角形全等和向量的概念證明樁的所形成的寶藏位置不受絞刑臺位置影響。後來我改變旋轉的程序,在n 棵樹的位置任意與旋轉角度任意的條件下,推得寶藏的位置形成兩個正n 邊形,可用於對寶藏位置進行加密與解密。

不老化動物櫟葉指形軟珊瑚生成天然化合物解析

本研究針對臺灣恆春半島海域所採集的櫟葉指形軟珊瑚Sinularla querciformis進行天然物化學成分研究,由此珊瑚中分離出兩個新型菸草烷類型天然化合物,分別是Querciformolide G (1)與Querciformolide H (2),以及兩個已知菸草烷類型天然化合物,分別是Sinulaparvalide B (3)與3,4:8,11-Bisepoxy-7-hydroxycembra-15(17)-en-1,12-olide (4)。上述化合物的物理性質和化學結構皆是由核磁共振儀、紅外線光譜儀和質譜儀等數據,以及比對相關化合物的文獻來分析確認。 針對化合物1-4進行抗發炎測試,對超氧陰離子產生和人中性粒細胞彈性蛋白酶釋放的抑製作用,發現化合物2針對彈性蛋白酶,有顯著的抑制效果。

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。

牛樟芝萃取物改善糖尿病性視網膜病變──以果蠅實驗模型為例

糖尿病性視網膜病變(Diabetic Retinopathy,以下簡稱DR)是糖尿病主要的併發症,是造成後天性失明的主要原因。我國含有高糖的飲品在年輕族群盛行,可能是造成糖尿病罹患率年輕化趨勢的原因,這是我們中學生必須關心與解決的切身問題。本研究發現牛樟芝萃取物在視力功能上能夠改善糖尿病性視網膜病變果蠅的趨光能力與視網膜電位;在視網膜形態學(morphology)上,複眼結構及光感受器排列可被觀察到由凌亂漸趨完整。在粒線體(mitochondrion)與蛋白表現上,能避免粒線體受損,維持粒線體數量和能量代謝,並降低細胞凋亡(apoptosis)相關指標如cytochrcome c和cleaved-caspase 3表達,同時也促進抗氧化因子(antioxidants)如Catalase和SOD1表達,顯示牛樟芝萃取物具有改善DR的潛力。

揚善止惡的「泥」~萬丹泥火山土壤性質改善研究

萬丹泥火山泥塊被當成棄土堆放,造成鄉公所及農民困擾,本研究添加廢渣及醋,來改善土壤性質,使廢土變成可耕種土壤。結果如下: 一、泥火山土壤pH值約為9.5,土壤顆粒細小、孔隙小,水不易滲透,乾燥後變成硬塊,植物無法扎根。 二、泥火山土壤添加咖啡渣和茶葉渣後,產生團粒結構,水入滲率提高。以泥渣比8:2種植紅豆,生長平均高度最高。添加蛋殼種植,紅豆均無發芽。 三、泥火山土壤加醋調配,可改善土壤酸鹼性質。以醋水比1:9搭配泥茶比7:3混合土壤,最適合紅豆生長,且添加茶葉渣紅豆生長情形比咖啡渣好。 四、羅勒以泥渣比8:2搭配醋水比0:10泥火山土壤種植,葉子枯黃率最低且葉數增生率最佳,且添加咖啡渣葉數增生率比茶葉渣高。

以高選擇性膦酸錯合物作為螢光感測器檢測水樣重金屬離子(Zn2+和Cd2+)

本研究以三膦酸酯配體、2-(2-吡啶)-苯并咪唑和 Cd(ClO4)2、CuCl2,合成[Cu2 (H6tpmm)2(Hpybim)2]⋅H2O和[Cd2 (H6tpmm)2(Hpybim)2(H2O)4]·2H2O兩種膦酸錯合物,分別稱之為Cu-Complex和Cd-Complex,錯合物與重金屬結合後會產生螢光,藉此可量測是否水樣中含有重金屬離子。實驗結果發現,Cu-Complex會和Cd2+和Zn2+離子結合並產生明顯的螢光反應,Cd-Complex則會和Zn2+離子結合產生明顯的螢光反應,且能偵測到極微量的水中重金屬Zn2+達0.0086ppm,遠低於環保署的排放標準5ppm。經由測定工廠的流放廢水能確定將此錯合物運用在現實生活中的可行性。此外,我們合成的Cu/Cd-Complex提供一另類化合物檢驗水樣重金屬的方法,有別於用傳統昂貴精密儀器檢驗法,有運用於檢測生活中水質特定重金屬的潛力。