全國中小學科展

臺灣

Q不容緩!粉圓彈性模型之建立

參考文獻後,發現水溫、煮製時間與浸泡過程皆會影響澱粉糊化程度與內聚性。透過單/多變因實驗設計,分析各參數對粉圓內聚性影響,並建立粉圓彈性模型。在單變因實驗中,烹煮時間60分後,粉圓吸收水分與熱能後與生粉圓相比膨脹1.4倍,但超過120分後過度糊化而縮小。在多變因實驗中,由SN反應圖趨勢,找到澱粉分子、水與熱交互作用最佳條件:生粉圓浸泡80度熱水90秒、浸泡10度冷水1小時、沸水烹煮20分、50度悶煮5分鐘,且微調後可適用不同生粉圓粒徑。品評後,結果呈現此方法烹煮的粉圓是青年族群的最愛。另外,亦可調整軟硬度,迎合幼、老年族群喜好,未來可結合AI智慧機器人達成模組化、自動化、客製化粉圓烹煮流程,實現商業應用。

人工智慧 A Eye 行人守護星-禮讓行人號誌燈的探究與實作

為降低車禍發生率並改善行人穿越馬路的安全問題,我們設計出結合人工智慧影像辨識技術的「禮讓行人號誌燈」系統。透過Pixel:Bit開發板的攝像鏡頭進行行人偵測,系統能有效辨識人類與其他物體的差異,當偵測到行人經過斑馬線時,上方的黑色螢幕會亮起警示燈,同時地面斑馬線也會發出燈光提醒,讓駕駛提前注意,主動減速禮讓行人。我們先透過測試不同距離的偵測條件,建立模型,接著模擬實際馬路情境,進一步優化設計。本研究除實作硬體裝置外,也結合AI協作程式,實現完整功能的原型系統,期望能應用於未來智慧交通建設中,提升用路人安全與行人通行品質,讓人工智慧A Eye禮讓行人號誌燈守護你我安全,讓「行人地獄』的惡名不再有!

把我的Token還給我

在醫院到學校為新生進行體檢後,許多同學對檢查報告中的異常一無所知,紛紛向老師求助。然而,由於老師缺乏醫學背景,無法提供明確的解釋。這促使我們思考如何利用AI來幫助同學理解檢查異常項目。 最初,使用AI Agent-Coze創建了第一代機器人,但受限於AI算力,操作上限制很多。參加智慧物聯網創意應用競賽時,評審要求--花一年時間,換個方法再做一次。因此決定改用Python進行開發下一代機器人。Python不僅能處理和轉換數據,還能靈活實現各種邏輯操作。此外,以英文撰寫prompt,能有效減少翻譯成中文時的token消耗。 最終,成功開發了新版本的機器人。與Coze方案相比,新方法大幅降低了token使用量。根據保守估算,token消耗減少至原來的1/500,顯著提升了效率並達成實驗目標。

地質改良樁在砂質地層中穩定學校教室

開學時,學校拆除前面的危樓,在地面上挖出一條深約1.5m的大溝槽,可以清楚的看見學校地層是一層一層粗細不同的泥砂,在下大雨時,還可以看見地下水的流出。所以我們在塑膠盆底部插入不同數量的木條,模擬地質改良樁做地震的測試,結果塑膠盆裡的泥砂會受到木條的數量影響而下滑;也在泥砂上,模擬木條房屋,在地震後產生不同角度的傾斜和不同深度的下陷。最後,我們利用大型塑膠盆、厚木板和裝入混泥土的塑膠管做成模擬地質改良樁放入泥砂,在上面放置不同規格的模擬房屋做模擬地層的實驗,發現模擬地質改良樁的數量、長短、疏密、地層搖晃的時間,都會影響房屋的下陷、傾斜和倒塌。

搶救紅色危機--胭脂樹籽Annatto紅木素色素應用之探究

本研究探討胭脂樹籽(婀娜多色素)的特性及其應用,並分析其在不同環境中的行為。結果顯示,人工紅色色素如紅色40號與蘇丹紅顏色鮮豔且穩定,但可能對健康有害;相較之下,天然色素較安全,但易受氧化、光照與溫度影響,穩定性較低,保存期較短。實驗發現,胭脂樹籽色素在60-80°C顯色最佳,高於100°C則顏色變淺;其在酸鹼性溶液中隨pH值變化而改變顏色,最適環境為中性至弱鹼性。光譜分析證實其具橙紅色特徵,適用於食品、化妝品及纖維染色,並兼具環保與無毒優勢。綜合而言,婀娜多色素在天然染料應用上潛力廣泛,能提供穩定且安全的色澤效果。

響由形生~喇叭狀共振腔對聲音表現的影響

本研究探討喇叭共振腔的波導形狀,對聲音傳播距離、響度和音色造成的影響,我們依斜率變化自製窄頸、橢圓、三角喇叭共振腔進行探究,成功發現形狀影響聲音表現背後的物理關聯。研究結果如下: 1.喇叭狀設計會引導聲波能量更順暢往出口集中傳播,也會改變諧波數量造成音色變化。 2.窄頸喇叭響度增強效果最好,聲音傳最遠。 3.三角喇叭在中低音諧波太多,易產生雜音。 4.喇叭邊界的形狀會決定空氣對流速度,窄頸喇叭空氣流動最慢反而響度最高。 5.聲波遇到喇叭邊界後,產生的干涉會影響傳播距離與範圍:窄頸喇叭能量集中於中央軸線 ,傳播遠,具指向性;三角喇叭兼顧傳播範圍和強度;橢圓喇叭能量均勻散佈腔體,傳播範圍最廣但強度不足。

翻滾吧!花式彈跳板的跳躍軌跡探討

有趣彈跳板能像游泳選手在起跳台用力一蹬,產生不一樣彈飛運動。本研究發現:自製20度斜坡擺在高度10公分彈跳蹬台,彈跳板對折後把頭部放置與稜線距離3公分,起跳瞬間用高速攝影分析起跳角度接近45度,而且後側板對斜面及拉緊橡皮筋撞擊稜線都會產生下壓作用力,獲得斜向反作用合力,出現對稱彈跳軌跡,彈飛水平距離最遠203.2公分。當彈跳板鉛直向上,姿態如芭蕾舞者,呈現連續左右水平圓周方向快速旋轉,軌跡最直不傾斜!令人驚豔是彈跳板黏貼小小墊片竟能彈飛精采多樣的舞姿,當彈跳板斜向拋物,會逆時針連續後滾翻;當增加配重,翻轉變超快,落點更集中;當墊片黏腳部重心降低,有頭上腳下垂直圓周方向連續快速翻轉現象,非常有趣!

順勢而生

現有的排風設備往往受環境風向影響,導致進風量受阻,進而引發通風不足的問題。在進氣效率低落的環境中,無論是工作安全、設備運行,甚至日常生活,都可能面臨潛在風險。本創作的核心特色在於風扇能根據外部風向靈活調整運行方向,使排風設備即使在外界風場干擾下,仍能維持穩定且高效的通風率,從而有效改善傳統排風設備的局限性,提升整體換氣效能與環境安全。

「無印良品」—雷射影印機逸散之懸浮微粒時序特徵與改善方法

雷射影印機運作時,可能會釋放細懸浮微粒與臭氧,成為人體呼吸道健康的一大隱憂。本研究將探討雷射影印機的懸浮微粒與臭氧逸散特性,測量其排放的時序特徵,企圖減少影印機排放之汙染物。我們在一密閉壓克力箱中設置家用雷射影印機並在其影印過程中透過儀器量測其汙染物的數值變化,並在過程中排解干擾數值結果的環境變因(如:水氣)。亦透過數值模擬分析懸浮微粒的擴散情形,以提供改善建議。依據研究結果,本研究確立了懸浮微粒與臭氧在影印過程中的逸散,而加裝濾網後能使汙染的情形得到改善。電腦模擬結果則顯示,影印機的設置應距離呼吸道至少0.3公尺以上,則可有效降低人體吸入PM2.5之風險。

模擬賽滅寧降解物對體內關鍵酵素之探索

賽滅寧(Cypermethrin, CYP)是一種被廣泛使用的II型合成除蟲菊精類農藥,常利用於蔬果及驅蟲中。已知,攝入高劑量的CYP會影響人體健康,並殘留於毛髮、皮膚與脂肪組織之中難以代謝。本實驗藉由鹽酸模擬CYP進入體內後受胃酸分解的狀態,檢測其降解產物與方式,並由CYP與降解產物的實驗探討是否會對數種與體內疾病相關的酵素發生交互作用,從而對酵素的活性與功能產生抑制作用。實驗發現CYP經由強酸會水解為兩種化合物,並對造成阿茲海默症的酵素乙醯膽鹼酯酶(Acetylcholinesterase)產生抑制作用,當CYP濃度越高時,抑制性越強,且經由對人類神經母細胞瘤細胞(SH-SY5Y)的毒性實驗發現相對是安全的。希望能藉此研究進一步探討CYP對體內酵素作用的影響,並且探索CYP降解物對生物體是否帶來潛在的益處。