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臺灣

潮間帶微生物動態:探索隨機中性與環境因子對細菌與古菌群落演替之影響

本研究探討了潮間帶環境中細菌與古菌的群落結構及其生態功能,並評估了隨機過程與環境因子對群落演替的影響。我們於金門南門海域的潮間帶進行了五次採樣,我們使用次世代定序(Next Generation Sequencing)進行16S rRNA 基因的定序技術分析了該區域微生物的豐度變化及其功能特性。結果顯示,細菌群落以變形菌門為優勢群,而古菌群落則以亞硝侏儒菌科為主。隨機中性模型的結果顯示古菌的豐度顯著受到隨機擴散的影響,而細菌群落則主要由鹽度、溫度和溶解氧等環境因子所驅動。經由Picrust2 代謝路徑預測的結果顯示,古菌與細菌共享多種基本代謝途徑,顯示出它們在生態上的互補性;同時,各自特有的代謝途徑則體現了它們對環境壓力的不同適應方式。本研究為潮間帶微生物群落的動態變化及生態功能提供了新的發現。

歐氏空間中固定圖形在整數格點的最大覆蓋

本作品針對固定格點中的最大覆蓋進行研究,探討三角形與平行六面體的最大覆蓋面積與體積,以及此時的作圖圖形。對於三角形,我們的研究對象為平面 9𝑛2 格點,我們觀察出每三圈格點為一個作圖單位,並藉由定義點集合範圍來證明最大面積三角形。為了證明所提出的猜想,我們以三個正方形與四個三角形之間的轉換關係為方向進行研究,並求出相同旋轉點三角形的大小關係,將坐標分門別類後加以探討。至於平行六面體的部分,我們則研究立體 8𝑛3 格點,在提出最大體積總和之猜想後,以底面積與高兩方面來推算出最大體積,最後將平行六面體依據平面法向量分成數類以證明猜想。

FVeinLite: 輕量化CNN手指靜脈辨識模型與醫療領域之應用

台灣少子化、老齡化問題迫切,醫療資源入不敷出,使得遠距醫療成為潛在的解決方案與趨勢。然而,遠距醫療的身份驗證安全性尚未完善。指靜脈辨識有非接觸、體內生物特徵等特性,其在衛生性和高安全性的優勢在醫學相關領域與醫療院所備受關注。若能夠開發出遠距醫療可用的指靜脈辨識,將有機會為遠距醫療產業的安全性貢獻一份心力。本研究主要分為兩階段:其一旨在優化指靜脈辨識技術,利用輕量化 CNN 指靜脈辨識模型,結合 Mini-RoI 技術, 使用 FV-USM 以及 PLUSVein-FV3 兩個資料集訓練我們開發的 FVeinLite 指靜脈辨識模型,並使用不同的 epoch 值訓練出最好的模型。而我們訓練的模型相較於其他指靜脈技術具有高辨識正確率、參數量更少、運算速度快等優勢。其二,我們將模型結合自製的低成本嵌入式裝置, 並製作 API 與並使用模擬的病患資料完整打造一個可使用於遠距醫療及醫療院所的指靜脈身分辨識系統。

「益」生好友–烏趖趖(oo-sô-sô)的茭白筍

從文獻及農友經驗得知,菰黑穗菌有助 茭白筍成長;但茭白筍含大量孢子時會被遺棄,因此本研究以新鮮和乾燥茭白筍調製汁液,探討烏趖趖(oo--sô-sô)的茭白筍汁能否促進種子發芽及蔬菜成長為主題,結果發現: 1.茭白筍汁可促進小白菜、香菜和高麗菜等種子發芽;秋冬轉作促進小番茄、馬鈴薯、甜菜根的生長,提高甜菜根、馬鈴薯和蘿蔔1至1.6倍產量;春天轉作促進甘薯葉、空心 菜、韭菜、芋頭和木瓜的生長及產量。 2.乾燥茭白筍的汁液有助鼠尾草、甘薯葉和空心菜的生長。 3.實驗組根莖葉剖面皆無黑點,且小番茄甜度較高。 本研究結果能提供農友再利用茭白筍及季節轉作的參考,降低化學肥料依賴與環境負擔,增加作物產量,具環保與促進循環農業之應用價值。

「銀」「鍶」作對——Ag/STO複合壓電-光觸媒之光催化性能的合成與應用

本研究以TiO₂奈米纖維為骨架,添加Sr(OH)₂,以水熱法生成異質結構觸媒SrTiO₃(STO)。並引入銀奈米粒子構築Ag/STO,利用表面電漿共振效應(SPR)拓展材料對可見光的利用。再對材料進行鑑定,檢驗其染料裂解、CO₂還原的效果,和驗證其穩定性。結果顯示在光照和震動聯合作用下,Ag/STO的反應動力常數均顯著高於純TiO₂,體現SPR與異質結構的協同優勢。微結構分析亦證實異質結構的存在,有利於光照與震動反應時的催化效果。此新型光觸媒的設計策略將使用環境拓展至震動,不再侷限於光照。為淨化環境、氫能產CO₂還原等綠色能源領域提供堅實的實驗基礎。

橡皮筋平行四連桿輔助設計程式開發與研究

平行四連桿機構廣泛應用於機械手臂中,若於桿件上加掛橡皮筋,可顯著降低轉動所需力矩,實現節能。然而,現有設計多依賴經驗與試錯法,缺乏系統化方法。本研究開發出高直觀性橡皮筋平行四連桿輔助設計程式,能提升機構設計效率與準確性。透過建立橡皮筋施加於連桿的數值分析力矩模型,並透過實驗數據對彈力常數進行非線性修正,提高模型有效性。同時,構建綜合指標以評估系統性能,並運用基因演算法搜尋最佳參數組合。實驗結果顯示,運用輔助設計程式尋找橡皮筋的最佳掛置點,能抵銷高達99%連桿所需做功,展現極高應用潛力。未來將納入轉動慣量與摩擦力,進一步提升模型現實性,並推廣至其他四連桿機構設計,為機械系統節能提供全面解決方案。

日跡月軌星羅布-自製天體觀測儀與其應用

國小自然課以量角器搭配窺管觀測月亮,利用竿影間接觀測太陽,描繪天體在天空的軌跡,使用星座盤認識夜晚星空,但觀測器與竿影測量精密度低,操作複雜不直觀。本研究利用窺管與雷射筆,加上手機感測晶片與軟體測量傾斜角,自製精準度極高的「天體觀測儀」,可以同時測量日、月、星三種天體,將測量所得的天體方位角、高度角座標, 利用壓克力半圓球描繪太陽、月亮在天空運行的軌跡,製成 「天體軌跡紀錄半天球」利用試算軟體泡泡圖功能,將測量所得的恆星座標畫成平面星圖。將恆星座標經過周日運動校正,使用弧形刻度游標尺系統,描繪恆星在壓克力球上,製成「星羅布天球儀」。開發 出便利、精準、實用的天體觀測儀,並繪出天體的運行軌跡與分布。

石厝風盾-探討馬祖傳統封火山牆建築防風設計

馬祖傳統建築的「封火山牆」是融合防災需求與文化美學的獨特設計。本研究以國小自然科學課程中「力與運動」「環境適應」單元為基礎,探討封火山牆的防風機制。透過文獻分析、模型實驗與數據預測,發現高聳弧形牆體能有效分散風壓,形成背風側「風影區」,降低風速衝擊。實驗結合煙霧可視化觀察與風 力感測量化防風效果,驗證傳統設計中階梯狀與弧形牆體的流體力學優勢。研究成果不僅呼應108課綱跨域學習精神,更啟發傳統智慧在現代防災建築的應用價值。

樂不思「眠」–探討睡前娛樂對睡眠、學習和社交的影響

本研究探討因娛樂導致的睡眠延遲,對學習記憶、社交傾向及任務執行的影響。首先以線上問卷調查國小中高年級及國中學生,了解睡前娛樂項目與頻率,以及自我評估對睡眠、學習與社交的影響。接著規劃小鼠睡眠干擾實驗,分為正常睡眠、環境探索、飲食吸引與藍光刺激四組,並透過水迷宮、Y迷宮、物體辨識、社交偏好及築巢任務,觀察其學習與社交行為。問卷結果顯示,逾五成學生認為睡前娛樂不會影響睡眠、學習或社交能力,但小鼠實驗結果顯示,受到睡眠干擾的組別在成長、睡眠、學習記憶、社交傾向與任務表現皆顯著下降,尤以藍光組最為明顯。本研究證明,睡前娛樂會對小鼠學習與社交產生負面影響,並為探討青少年睡眠與認知問題提供重要實驗基礎。

鳳梨「酵」一下-鳳梨酵素活性與應用價值之探究

本研究主要探討鳳梨各部位的蛋白酵素活性差異並評估其潛在應用價值。實驗針對鳳梨的果肉、皮、冠芽、葉及芯等部位進行分析,透過分解明膠實驗與酵素活性測定,探討其在不同溫度與酸鹼值環境下的酵素活性變化。結果顯示,鳳梨尾的蛋白酵素活性最高,其次為鳳梨頭、皮與芯,冠芽與葉的活性則相對較低,但整體差異不大。抑菌實驗顯示,各部位皆具有抑制細菌生長的效果,表示在食品保存或抗菌應用上有一定的潛力。本研究證實鳳梨不同部位皆含有蛋白酵素,顯示葉、冠芽、皮等副產物具有再利用的可能性。若能進一步改良萃取方式、提升酵素濃度,未來可望增加鳳梨副產物的應用價值,為食品加工與農業廢棄物再利用提供重要的參考依據。