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臺灣

風起「渦」湧~卡門渦街現象與風力發電

本研究在風洞中觀察到卡門渦街造成振動阻體共振的現象,了解到振動阻體口徑、風速大小影響卡門渦街頻率,而振動阻體的自然頻率與渦街頻率在特定條件下發生共振,也觀察到前後擺放兩個振動阻體,振動阻體因卡門渦街,有交錯擺動的現象。我們利用可產生最大振幅,口徑16cm的彈簧阻體來製作發電裝置,在風速3m/s、彈簧長16.5cm下,可得到最佳功率為530±11mW。將前後擺放兩個振動阻體串聯,在風速3m/s、彈簧長19.7cm下,可得到最佳功率為12.5±0.5mW。未來期望多加以改進並實際運用到生活中。

搆「泥」為巢--黃胸錐腹蜾蠃築巢行為和環境因子之關係

本研究在探討黃胸錐腹蜾蠃的築巢位置、分布狀況、行為觀察、蜂巢類型與蜂巢環境的關係,以及出巢率和蜂巢結構與材料的關係。結果發現,黃胸錐腹蜾蠃築巢位置會選擇有利於覓食、孕育後代的環境,雌蜂的築巢方向並沒有特定的方位;統計後發現黃胸錐腹蜾蠃雌蜂和雄蜂,雌雄比是1.125;也發現蜂巢的種類和外觀會因為環境的不同而有所差異;又發現雌蜂築巢使用泥土粒徑的粒徑大小和出巢率沒有直接的關係,但築巢材料粒徑大小和蜂巢結構有關係,而蜂巢結構會影響成蟲出巢率,蜂巢結構的長寬比和出巢數有密切的相關性,但是蜂巢結構的厚度並不會影響到成蟲的出巢,蜂巢結構中的有機質和出巢率相關性也非常密切。

彈簧蹺蹺板的簡諧運動

首先我們用目測法、節拍器共振法,以及Tracker測量法測量擺動週期;再測量彈簧壓縮以及橫向的彈性係數;然後利用木夾子、螺帽來增加質量;再來利用重物位置來改變施力臂的長度,最後比較對稱與不對稱的的差異。了解影響彈簧蹺蹺板擺動週期因素後,我們探討彈簧蹺蹺板與彈簧擺飾的共振現象,得到結論如下: 一、彈性係數(k值)越大週期越小;質量(M)越大、施力臂(R)越長,週期越大。 二、增加重物重量、墊高層數越多、質量(M)越大,以及施力臂(R)越長時,共振的週期和同步時間會變大,但擺動的振幅則變小。 三、彈簧擺飾的左右以及上下振動的週期隨質量增加而變大;前後擺動的週期會大於上下振動的週期。

以機器學習增強無人機飛行準確度

無人機在進行定位時,多半是依靠內建GPS晶片與內建慣性測量單元(Inertial Measurement Unit, IMU)進行定位,然而高精度的IMU及GPS晶片受限於高成本無法在一般無人機上運行;此外,各種定位系統均有其適用範圍,若無人機運行於定位系統之適用環境外,其定位精確度會下降,進而導致無人機飛行時會與預期路線產生誤差。 在本研究中,我利用Webots模擬軟體進行無人機模擬,藉由無人機鏡頭所拍攝的連續兩幀圖片差異,產生差異與角度及距離間的關係資料集,並利用此資料集來訓練深度神經網路,將產生模型用以模型迴歸出連續圖片間的旋轉角度偏移量,以此偏移量輔助無人機進行飛行校正。 經過多次實驗與修改,我比較了幾種不同的資料處理與分類方法,找出當中最佳結果的機器學習模型後,將此模型套入模擬環境中輔助無人機飛行,使無人機飛行於複雜環境時,成功提升飛行準確度。

水花消失術

本研究探討跳水過程中不同因素對氣泡與水花產生的影響,並分析如何透過改變跳水姿勢來減少水花量。結果顯示,球體直徑與撞擊速度增加皆會顯著提升水花高度與氣泡空腔大小。水平速度會改變水花傾斜角度並減少高度,使氣泡空腔偏移。柱體形狀與錐度比對水花影響顯著,圓柱體產生穩定現象,尖頂柱體則集中撞擊能量,產生更高更細的水花。手部姿勢與面積大小顯示手掌外翻放平與小面積能有效減少水花與氣泡空腔,達到最小水花效果。最後,水花消失術是跳水前擦乾身體,入水前身體筆直頭向下、雙手向水面伸直,手掌外翻抓手放平,入水後,將空氣帶入水底,減少氣泡空腔造成的沃辛頓射流現象,以水底產生氣泡浮出水面取代水花,進一步降低水花產生。

馬賽克強化—抵抗人臉馬賽克還原模型

近年來,AI技術逐漸成熟,現今已有能夠還原馬賽克之 AI模型問世,因此進行馬賽克處理之圖片並不絕對能保證隱私的安全。為此本研究提出一套針對人臉馬賽克還原模型PULSE的馬賽克強化方法,透過設計實驗探討不同變因對 PULSE還原圖像之影響,並以客觀指標評估實驗結果。實驗結果證實經過此方法處理過之圖片能獲得比 PULSE原始預測更低的相似度,最後歸納出一套馬賽克方法,此方法能使16×16和32×32解析度馬賽克獲得相對較低之相似度。本研究之成果能應用於新聞媒體及訪談節目中,對需要保護之人臉進行強化之馬賽克,用以增加對人臉隱私之保證。

這樣防護有效嗎?以導電度建立呼吸道傳染病傳播與防治模型

我們和父母在要不要戴口罩起爭執,因此想建構呼吸道病毒傳播模型來驗證。首先尋找模擬病毒的粉末,在各種粉末中發現食鹽在水中有最高的導電度。接著測試發射裝置,找出與文獻飛沫分布最相似的打氣筒。 不同高度噴射有相似性,在160公分後明顯下降。在距口罩0公分噴射,口罩後的導電度為364µS/cm,占總發射量的3.24%。發射俯角越小對面的人越危險,俯角30度對面同學獲得鹽粒甚至比本人多,俯角角度越大,鹽粒會回到自己這排,低頭打噴嚏不能解決問題,危險只是從對面變成 自己兩邊同學。直接傳遞灑鹽粒的課本,第六人仍有極高的導電度,甚至比口鼻吸入時還多。間接 傳遞到第三人仍有112µS/cm的導電度。戴口罩或不戴口罩,應視與生病同學座位遠近和角度來自主 決定。

knight探城祕

在探究騎士過城堡的棋盤格遊戲中,我們發現棋盤設計巧妙,玩家可以從任意棋盤格出發,利用西洋棋中騎士的L形走法,跳過棋盤上的每一格且僅能跳一次,最終返回起始點以通過城堡。本研究的目的是在4x4棋盤格中,找出符合遊戲規則的棋格圖形。首先探討3x3棋盤中任意兩格與其路徑圖形之間的關係,發現了路徑與圖形間的相對關係,將此發現應用於4x4棋盤,並以「路徑探戡法」通過Python程式分析生成棋盤格圖形的路徑,刪除不符合遊戲規則的圖形,合併重複、對稱和旋轉對稱圖形。最後篩選出的棋盤格圖形,依棋盤格子數量分類:8格的有1個、10格的有8個、12格的有9個、14格的有1個,總共19個符合遊戲條件的棋盤格圖形。

臺灣東部群震週期與大地震機率的分析

本研究使用1973-2023年地震數據,以DBSCAN進行臺灣東部、東北部及選定區域的群震分群,自相關分析及傅立葉變換探討其週期性,核密度估計推測群震後發生大地震的機率,並以群震及大地震數據擬和方程式。結果顯示選定區域群震空白期為9.28年,群震週期為6.18年;東北部群震空白期為13.35年,週期無法確定;東部群震週期為7.27年,空白期無法確定。選定區域、東北部及東部群震後200天內發生大地震的機率分別為9.86%、12.06%及6.41%。方程式顯示選定區域及東部內群震總能量與群震和大地震時間差呈負相關,東北部為正相關。將三區域2024年的群震及地震數據代入方程式,最佳標準化殘差值分別為0.15、-0.01及-0.93,方程式具預測價值,但仍需更多數據支持。

上皮細胞黏附因子(EpCAM)對腫瘤增生影響之機制探討

上皮細胞黏附因子 (EpCAM) 參與了細胞的黏附、信息傳遞、增殖及分化等功能,並在惡性腫瘤組織中大量表達。另外抗EpCAM中和性抗體可以阻斷EpCAM訊息傳遞,進而引起癌細胞PD-L1的表現量降低並促進T細胞的毒殺活性。為了觀察EpCAM是否會對癌細胞的增生、轉移以及侵入能力造成影響,我們將細胞分為野生型 (wild type) 和EpCAM基因剔除細胞株 (EpCAM knockout) 進行實驗。首先,我們以Western-blotting和qRT-PCR確認EpCAM基因剔除組的EpCAM基因有確實被剔除,再進一步利用細胞存活率及細胞群落實驗證實EpCAM會促進癌細胞的增生能力,並分別藉由EGFR的抑制劑Afatinib與HGFR的抑制劑Crizotinib對於癌細胞存活率的實驗證實EpCAM 對於EGFR與HGFR的訊息傳遞扮演重要角色。接著分析EpCAM對癌細胞轉移及侵入能力的影響,γ-secretase和ADAM17皆為裁剪EpCAM進行訊息傳遞的重要酵素,實驗中的癌細胞分別以γ-secretase和ADAM17的抑制劑DAPT和TAPI-1處理,證實EpCAM的訊息傳遞與癌細胞轉移與侵入能力有關。接著我們以EpCAM中和性抗體處理癌細胞後,證實EpCAM中和性抗體確實會促使癌細胞凋亡。最後我們利用Western blotting分析EpCAM對於不同激酶磷酸化的蛋白質表現量之影響,找出EpCAM下游訊息傳遞的完整路徑,期望能找到治療癌症的關鍵。