全國中小學科展

臺灣

跨語言交流與環境感知的智能眼鏡-EchoLens

本研究提出一款結合生成式AI能進行場景分析,進而綜合情緒、語氣、文化禮節給予最佳回覆的人工智慧眼鏡。目的希望使用者不需要透過手機即可實現即時語音翻譯、情境分析與天氣資訊抓取功能。系統以ESP32為主要控制核心,搭配Android Studio開發之應用程式,透過WiFi採用UDP通訊協定進行無線通訊,提供精簡的翻譯與應答建議。每次翻譯處理後,GPT根據語境與提示詞再將翻譯結果與應答建議,傳送回並顯示於智慧眼鏡的OLED螢幕,將即時資訊呈現在使用者眼前,實現流暢的跨語言互動體驗。

雲屬判讀Teachable Machine AI模型

無人氣象站的應用提升了大氣觀測的數據收集效率,雲屬自動判讀仍然是一項技術挑戰。本研究參考WMO國際雲圖鑑,進行雲屬影像的收集與分類,並利用Teachable Machine圖像辨識模型進行訓練,建立具備十種雲屬辨識能力的模型並探討學習率與訓練週期對模型判讀準確度的影響。實驗結果顯示,不同雲屬的分類準確度受雲屬特徵影響,層積雲與積雨雲因特徵變化較大,易產生混淆。經超參數調整發現,較低學習率有助於提升整體準確率,而訓練週期的增加或減少對準確率的影響則較不顯著。本研究證實機器學習技術在雲屬觀測上的可行性,未來可透過擴展資料集與優化模型,提高對不同天氣條件下雲屬變化的適應能力。

流體力學的潛力-卡門渦街現象的探究與應用

本實驗主要在一條整流過的水道中放置一可左右擺動的圓柱狀阻流體。當流體流經該阻流體時,其後方會形成卡門渦街,導致阻流體因漩渦剝落所產生的反作用力而左右擺動。由於此現象是受到卡門渦街剝落而強制驅動,透過觀察此 擺動現象,可測得渦街的剝落頻率 。 本研究進一步探討不同黏滯性液體對阻流體擺動頻率的影響。同時,我們也在阻流體前後不同距離處設置第二個圓柱體,以分析其對擺動頻率與擺幅的影響,最後我們運用我們設計的發電機,來尋找我們運用所想要找到的最佳解。

負負得正

一群人熟識彼此身分的朋友圍圓桌而坐,每個人可能是老實人(說實話),也有可能是騙子(說謊話),對於老闆的提問「右手邊的是騙子還是老實人」每個人做出回答。本文就每位顧客所答的身分進行分析,然後延伸問題,假設答題者會繼承所答的身分(我們稱為繼承身分),舉例來說:如果顧客小明的回答是老實人(騙子),那麼小明的身分在答題後就會變成老實人(騙子),接著進行第二輪答題、第三輪答題、…,重複進行下去。文中我們解出了只有當顧客人數是2k 時繼承身分才會收斂,並且證明出在第n 次必然收斂到全好人;若顧客人數不是2k 時,則會產生循環。

就這樣「紫」-建立簡易水楊酸定量法應用於市售洗面乳

隨著含水楊酸清潔保養品的廣泛使用,肌膚刺激案例日益增加,顯示市面上缺乏快速且低成本的檢測工具。本研究旨在開發一種簡易、環保且具量化能力的水楊酸檢測方法。 首先,利用水楊酸與三價鐵離子在酸性條件下生成紫色錯合物,建立吸光度與濃度間的比色檢量線(R² = 0.9993)。為提升實用性及對抗洗面乳的偽陰性成分,本研究進一步開發比色試紙,並使用廢棄暖暖包中的氧化鐵作為替代鐵源,調整緩衝液與鐵離子比例,試紙能有效辨識0%至2%間五種常見濃度,並透過RGB與灰階分析提升判讀客觀性。 整體而言,本方法具備高靈敏度、良好可操作性與環境友善特性,未來可朝向提升抗干擾能力、擴展偵測範圍及整合手機App應用,發展為具商業潛力的居家快篩工具。

電化學還原結合薄膜蒸餾技術實現高效氨氮資源循環回收

本研究旨在開發一個綜合系統,利用電化學還原技術將水中硝酸鹽轉化為氨氮,並結合薄膜蒸餾技術進行氨氮的濃縮與回收,實現資源循環利用與廢水處理的雙重目標。研究首先評估了不同操作電壓對電化學還原效率的影響,優化了將硝酸鹽轉化為氨氮的效果,當驅動電壓為1.2V時,可有較完全的硝酸鹽還原效果,並無硝酸鹽的中間產物亞硝酸鹽,硝酸鹽去除率最佳接近90%,氨氮產率亦可達7000mg-N/h/m2加上其能源消耗亦較低,因此1.2 V為最佳操作參數之選擇。隨後,針對薄膜蒸餾技術的應用效果進行測試,評估其氨氮回收效能。最終,綜合評估了電化學還原與薄膜蒸餾技術的整合應用,結果顯示該系統能有效實現氨氮的資源化回收,對廢水中的氮污染治理具備潛在應用價值。

以3D模型沉降實驗探討有孔蟲Globigerinoidesella fistulosa的消失

有孔蟲Globigerinoidesella fistulosa的滅絕時機(1.7 million years ago, Ma)恰與東西赤道太平洋水溫由似聖嬰現象狀態轉變為似反聖嬰現象狀態的時機相近,前人推論可能是有孔蟲為了維持雷諾數,將自身殼體生長階段倒退為較小的型態,進而提出假設「當垂直水溫梯度變緩,黏滯度變小,Trilobatus sacculifer complex 為了維持雷諾數,殼體半徑、沉降速率和殼體與水的密度差必須相對變小」。本研究利用3D列印的G. fistulosa、T. sacculifer有孔蟲殼體模型進行沉降實驗驗證此假設,同時探討浮游性有孔蟲的殼體型態對其沉降模式的影響,由多個角度分析浮游性有孔蟲改變外型的現象。

Look your eyes,know your life~A portable body detection device

本研究是基於去年的 PBC(Protect Brain Cylinder)作品[1],並根據評審指導將作品做了大幅度修改。相較於 PBC 需要一個額外的裝置,本研究僅須在手機相機前方,安裝光源處理模組,搭配本團隊開發的 App,即可清楚地拍攝出瞳孔影像。並經由 App 中的影像分析功能,即可在影像拍攝完成後的兩秒內完成分析, 並將結果繪圖呈現在手機螢幕上。偵測的時間相較 PBC,大幅縮短了 60%。 相較 PBC 僅能偵測患者瞳孔直徑對光刺激的反應速度。本研究除了大幅縮短偵測的時間外,在結果分析及應用上更有長足的進步,能判斷出以下的五種身體狀況: (1)瞳孔形狀 (2)虹膜脂質堆積環 (3)鞏膜血絲分布及比例 (4)水晶體混濁與白內障關係 (5)瞳孔直徑對光刺激的反應速度與酒測值的關係 本研究除了藉由偵測瞳孔來判定身體狀況外,更開發出了身體『傷口大小量化』功能。希望協助醫護人員一機在手,即可解決上列的臨床問題。

Unraveling a Transcriptional Enigma: Exploring the Action Model of the Concealed BPC Network on the Circadian Oscillation System玄機暗藏: 深究轉錄因子家族BPC對晝夜節律系統之作用模式

這項研究深入探討阿拉伯芥生理時鐘的轉錄調控機制,關注植物特有 GAGA 結合因子, BASIC PENTACYSTEINEs(BPCs)。通過監測 BPC 突變株和誘導株的葉片運動,及對 BPC 突變株生長缺陷的觀察,推測 BPC 於節律運動和葉形表徵扮演調控要角。藉數學建模和對突變與誘導株的 qRT-PCR 實驗,我揭示第一及第二類 BPC 在協調生物鐘節奏和葉片發育中的多種功能,更描述 BPC 內部調控網絡,了解這些蛋白質如何維持恆定。突變株實驗突顯 BPC 對關鍵時鐘成員 CCA1、ELF4、GI 和 PRR 家族的精確控制,而誘導株實驗則繞離 BPC 家族內部的補救途徑,從不同的尺度提供更直觀的檢驗方法。模擬進一步闡明 BPC 如何微調時鐘,確保振盪最佳化和晝夜間的無縫過渡。此外,我還發現 BPC1 和 BPC3 對第二類 TCP 基因的影響。他們抑制除 TCP5 外的多數 TCP 基因,透過不同下游途徑影響葉緣形態。概括而言,這項研究揭示了 BPC 家族是生理時鐘和葉片發育途徑的關鍵調控者。

老化相關之組蛋白N端乙醯酶Naa40p於小鼠神經細胞HT-22的功能探討

表觀遺傳學(Epigenetics)是研究行為與環境因子如何對基因表現產生影響, 主要是藉由DNA甲基化、組蛋白修飾、非編碼核醣核酸來影響基因表現, Naa40p (N terminal-alpha-acetyltransferase 40 protein) 也稱為NatD、Patt1或Nat4 是一種組蛋白乙醯轉移酶,修飾組蛋白H2A及H4。在酵母菌的研究中,Naa40p 的缺失可以延長酵母菌的複製壽命(Molina-Serrano D., 2016)。在The Human Protein Altas資料中,可以看出人體中Naa40p在腦部有較高的表現。因此想了解Naa40p在小鼠海馬體神經細胞HT-22中具有什麼樣的功能。 藉由CRISPR基因編輯技術產生Naa40p剔除的突變株,進行細胞功能的檢測,在移動能力相關的傷口癒合測試中,Naa40p剔除的突變株癒合速度明顯快於野生型,期望能藉由更多細胞功能的檢測來更全面地了解Naa40p於神經細胞相關的功能與機制。