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臺灣

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。

觀音山火山熔岩與其礦物比例研究 A Study on the Mineral Ratios of Guanyinshan Volcanic Rock

透過親手磨製岩石薄片及礦物比例數據,探討觀音火山熔岩的差異與其差異原因。根據前人研究得知,觀音山經過五次噴發,共有七種不同的火山岩。比對地質圖,尋找各層出露地點共17處,進行田野調查、空拍記錄及樣本採集,並磨製岩石薄片共14片,進行岩相觀察與礦物面積比例計算。 本研究觀察到觀音山熔岩有漸變關係,符合鮑氏反應序列。從橄欖石玄武岩→普通輝石玄武岩→普通輝石安山岩→兩輝石安山岩→紫蘇輝石安山岩→黑雲母角閃石安山岩。 並依據新的田野調查資料,修正觀音山的地質圖資;建立火山噴發歷程模擬動畫;製作立體地形模型,以瞭解對地質地貌關係,皆可做為日後觀音山地球科學教育之參考。

語音模型逆向攻擊架構分析與防禦策略探討

本研究中,我們對模型逆向攻擊在語音辨識系統中的影響及風險進行深入分析。隨著Siri、Google Home等智能助理設備在日常生活中的廣泛使用,其語者辨識系統的安全隱患引起了我們的注意。本研究目的在於深入理解模型逆向攻擊的運作機制,並探討其對語音辨識系統的攻擊效果。我們透過實施多樣化的攻擊策略,對不同的模型架構和數據處理方法進行了評估,並對人聲與非人聲的數據集進行了攻擊效果的比較。此外,我們亦實現了基於差分隱私的防禦算法,在多數模型架構下達到接近50%的防禦效果,顯著提高攻擊代價。研究整體揭示了語音辨識系統在面對模型逆向攻擊時的脆弱性,並藉由實驗分析推論出可能的防禦策略,期待能通過策略來增強模型的安全性。

基於心電圖的智慧睡眠分析

睡眠相關問題常見於現代緊張的社會,傳統睡眠分析方法需要腦電圖(EEG)、肌電圖(EMG)、眼電圖(EOG)等信號,量測複雜度高。本研究透過 Python 程式語言以深度學習和階層式投票機器學習方法,開發一套自動分析程式,僅透過心電圖(ECG)信號分析睡眠階段。並結合睡眠評估標準,製訂一可量化的睡眠品質評估表,提供臨床醫師判讀睡眠品質的指標。本研究的優點是僅透過一種信號便能準確、客觀、快速分析,且操作介面簡易。研究結果顯示,本研究清醒和睡眠狀態之辨識準確率高達約90%,與其他類似睡眠品質評估研究的論文比較,準確率高出10~17%,整體睡眠階段分析準確度高達87%。本研究方法未來可應用於臨床醫療,協助醫師做精準的患者睡眠品質診斷。

Wrong seating around the table

本研究探討在一場圓桌會議中,n人逐一亂序入場找尋各自對應的名牌編號(1~n號)入座,其中1號第一個入場並坐到了k號位,此後入場的人們若發現與自己編號相同的位置是空的,就直接入座;若與自己編號相同的位置被占走了,就以逆時針方向尋找空位入座。在上述的規則下,若共有n 人,且 1 號坐到 k號位的情況,給予與問題相關統計量的組合證明。後續本研究將規則改為1 ~ p號 按照順序進場且皆想坐到 k 號位的前提下,探討了坐錯的人們是怎麼樣的循環和坐錯人數的次數分佈。並多數的研究結果皆與 stirling numbers of the first kind 有相關。 本研究還 探討了共有 n 人,且 1 號坐到 k號位的情況下, 坐錯人數的標準差函數的遞增情況 與對數函數完全曲線相關。

探討高速轉盤風切聲的性質與原理

若使氣流流經轉動的有孔圓盤,將出乎意料產生明顯的聲音。一開始我們假設聲音之來源僅為氣流被圓盤切成一段段的疏密波,並以此基礎進行後續研究。但儘管已使用吸音棉等設備,且對錄下來的聲音傅立葉分析後,卻發現現象並非想像中的簡單。這當中仍有許多無法解釋的現象值得深入探討:包含基頻之相對振幅對比泛音顯得極小、還出現了馬達與氣閥以外的噪音等等。故隨後我們滾動式修正研究方法並尋找更多理論解釋和支持,譬如運用物理引擎 COMSOL 模擬、查詢各方面文獻及理論。 歷經此探究過程,我們最後觀察到顯著的一組諧波,其基頻等為洞數乘以轉動頻率,且第 n 個振幅隨著 n 增加逐漸遞減。我們基於《Siren Harmonics and a Pure Tone Siren 》 (E. A. Milne, R. H. Fowler, 1921)中提到的的諧波模型,加上利用 COMSOL 進行模擬,最後對所觀測的諧音序列提供定性定量解釋,以及證實其他的噪音乃風切現象所貢獻。

利用水凝膠進行亞硝酸鹽的檢測

亞硝酸鹽與對胺基苯甲酸 (4-Aminobenzoicacid, PABA)反應生成重氮化合物,並與 N-(1- 萘基) 乙二胺二鹽酸鹽 (N-(1-Naphthyl)-1,2-ethanediamine dihydrochloride, NED) 進行偶聯反應,進一步生成紫色、褐色的化合物,使水凝膠的表面從無色轉變成化合物的顏色。隨著亞硝酸鹽濃度的改變,水凝膠成色的效果也會有所不同,這也導致了其表面灰階的變化。重氮化偶聯反應可用於亞硝酸鹽的比色測定,亦被證明可用於實際水樣本中的亞硝酸鹽檢測。

星芒交匯-探討特定四面體之費馬點

本研究探討特定四面體中費馬點之存在條件與其坐標表示式。本研究以邊長為2 之正四面體為例,利用幾何對稱與空間向量運算,證明其費馬點唯一,並求得其座標為[1,√3/3,√6/6]。進一步探討具特定對稱性之四面體,底面為任意三角形ABC,且使ΔABC與ΔABD全等,設 ̅EF為 ̅CD與 ̅AB中點連線,探討費馬點落在線段 ̅EF上之情形。透過空間幾何分析,推得若特定四面體的費馬點落在 ̅EF上,則c1=0.5b1。進而,當費馬點p落在 ̅EF上時,其費馬點P(p1,p2,p3)坐標表示式如下: p1=0.5b1,p2=0.5b1/(b1+√2(c22-c2d2))*(c2+d2),p3=0.5b1d3/b1+√2(c22-c2d2) 此外,利用費馬點唯一性及平面四邊形費馬點性質,說明此點亦為四邊形IJAB之費馬 點,研究成果將平面幾何中費馬點概念成功推廣至特定四面體,並提出當不滿足此條件時,費馬點坐標的一般化推廣仍有待後續探究。

Non-Invasive Vagus Nerve Stimulation as a Novel Therapy for Alzheimer’s Disease by Enhancing the Brain Clearance System(非侵入性迷走神經刺激術作為阿茲海默症的新療法—透過增強大腦清除系統)

阿茲海默症(AD)是導致失智症的主因,影響全球數千萬人。然而,AD目前的藥物大多昂貴且療效有限。目前已知腦內β類澱粉蛋白(Aβ)斑塊為AD的病理特徵,且大腦清除系統被認為對AD的治療具有重要性。先前研究發現非侵入性迷走神經刺激術(nVNS)增加腦脊髓液循環,但在神經退化疾病中的機制和應用尚不明確。本研究旨在探討nVNS增強大腦清除系統來作為AD新療法之成效,使用Aβ誘導之AD小鼠模型,利用巨視顯微鏡和免疫組織化學染色評估其膠淋巴系統功能,並以新奇事物測試評估認知功能。本研究發現於AD小鼠中,給予nVNS使大腦清除系統之水通道蛋白-4顯著增加、促進膠淋巴系統,進而改善認知功能。本研究首次發現nVNS可通過增強大腦清除系統功能,進而改善AD病理引起的失智症狀,支持nVNS作為AD新療法的可行性。

排排相扣—2341和3421 – avoiding 交替排列的組合關係探討

abcd–avoiding交替排列中的任⼀偶數項都要⼤於相鄰之奇數項,且其中任意四項皆不能有「abcd」的大小關係(「abcd」為 1 ~ 4 的⼀種排序),⽽偶數⾧度的 2341 和 3421–avoiding 交替排列皆為三維卡特蘭數的組合表徵。 本研究欲探討這兩種交替排列的組合關係以及可能的互相變換⽅法,我們發現兩種排列中「數字 1 在各項出現次數」有相同的分佈。我們推測可以透過移動數字 1 的位置在兩種排列中分別建⽴不同排列之間的對應的關係,並找到了兩種排列中部分的「數字 1 在第(2𝑘 − 1) 項」排列和全部的「數字 1 在第 (2𝑘 + 1) 項」排列互相變換的⽅法。利用這種排列關係,我們還證明了「數字 1 在第 (2𝑛 − 1) 項」的 2341 和 3421 – avoiding 交替排列具有一一對應的雙射變換法。