全國中小學科展

臺灣

利用Chain-of-thought Prompt優化ChatGPT邏輯推理方面的能力

ChatGPT 問世後,許多問題皆已能由其回答。然而在邏輯方面的問題,ChatGPT 免費版有著明顯的不足,時常出現似是而非的答案。為了解決此問題,本研究利用連線 ChatGPT API,使用四種 Chain-of-thought prompt 的方式,將問題分解成若干個子問題,利用子問題們提供原問題較多的資訊以降低在解題過程出現的錯誤。最後分析四種方法的優劣,四種方法各有優缺,並無一方法於所有題目皆正確率最高。

由楊氏矩陣變形之三角楊氏陣列的探討

楊氏矩陣是由有限多個相鄰的方格排列而成的表格,各橫列的左邊對齊,格子數由下而上遞增,而標準楊氏矩陣中每列與每行的元素皆嚴格遞增。我們將楊氏矩陣的「方格」變形為「三角形」,制定與原先楊氏矩陣相似的規則,並命名之為三角楊氏陣列。 本篇研究中,我們首先求得了將某些特定形狀的兩列三角楊氏陣列的遞迴關係式、生成函數、一般項,其與組合學上著名的卡特蘭數亦有相關。後來更是一般化至任意的兩列三角楊氏陣列,得到能夠求其方法數的通式。研究中使用的推算邏輯與方法,也許對未來再研究更一般(或云更多列)的三角楊氏陣列會有所幫助,另外,此研究與偏序集合(Partially Ordered Set)有關,可能可以應用於資訊領域的排序問題。

正n邊形內接正m邊形

先前已證明正𝑛 邊形內接正𝑚 邊形,當𝑚 = 3 或 4時𝑛 為任意數皆有解, 本篇我探討正𝑛 邊形內接正𝑚 邊形( 𝑛 ≥ 𝑚 ≥ 5 ),當(𝑛, 𝑚)滿足何種關係時有解。 在研究中,我從最小(6,5)開始,依次遞增討論,我發現了,有解的一些規律(稱之為標準型),藉由標準型嘗試規律。同時(𝑛, 𝑚)為一般數時,找出何種情形必無解,藉此探討、驗證一般項於何時有解。 在找出有解關係後,探討出規律後找出如何產生構圖的方式,以 GGB 做出構圖。

烈鋼凝心·爐火純青

本研究將工業廢棄物中的爐石與不鏽鋼粉再利用於取代水泥砂漿原料,除有效運用廢棄物外,亦可透過取代水泥與砂,減少二氧化碳的排放及天然資源的消耗。為驗證其應用之可行性,本研究以爐石粉取代水泥、爐石粉取代砂、不鏽鋼粉取代水泥、不鏽鋼粉取代砂、爐石粉加不鏽鋼粉取代水泥、爐石粉加不鏽鋼粉取代砂等六種型式,每種型式採5%、10%、15%、20%等比例,依據CNS規範進行28天齡期之水泥砂漿抗壓強度試驗,每一組試驗皆製作3個試體,並與對照組之一般水泥砂漿比較分析。結果顯示不鏽鋼粉與爐石粉可有效提高水泥砂漿的強度,以爐石粉加不鏽鋼粉取代15%砂可獲最佳強度,取代20%砂則可得環保及工程性能之最佳效益。

生生不息

如何應用現代科技更有效節能? 可調光LED照明系統一(AMB82+L298+5730LED+光敏電阻),讓室內環境的光照度保持在適合閱讀的範圍(550~650lux),這樣做還可在有開窗戶時省8%左右的電能。 可調光LED照明系統二(AMB82+L298+5730LED+GenAI),讓室內環境的光照度保持在適合生活的範圍( 300~400lux),這樣做還可在有開窗戶與太陽時省20%左右的電能。 如何讓我們的家更舒適? 空氣品質檢測控制系統(AMB82+一氧化碳感測器+DC風扇+繼電器),當室內空氣不佳時,例如:抽菸,自動開啟離心扇,把二手煙抽到室外;當夏天開冷氣時,也可以開啟風扇往內吹讓空氣循環更好,節省冷氣用電。

智慧火場定位與危機應對系統

本研究建構一套具即時定位、風險感知與智慧路徑規劃功能的火場應變系統,以提升緊急情境下的人員生存率與消防調度效率。針對火場中濃煙遮蔽與視線受限等問題,系統整合UWB無線定位技術、可拋式多感測探測球與自建危險係數模型,突破既有應變限制。探測球可即時回傳火場中氫氣、一氧化碳、瓦斯、粉塵與溫度等感測數據,並依據IDLH標準轉換為風險係數,生成即時危機地圖。 系統進一步結合風險模型與Dijkstra演算法進行加權路徑搜尋,避開高風險區域,提供最安全之撤離與救援路徑。資料處理採用SQLite本地儲存並搭配視覺化模組呈現,經模擬場景實測後,可即時更新環境資訊與路徑結果,展現高度準確性與實用性,未來可作為高風險場域智慧應變之技術基礎。

利用ChatGPT協助辨識詐騙簡訊及網頁

近年來隨著資訊科技發展,詐騙行為日益猖獗。儘管政府已建置防詐網站與專線提供人工審查,但面對大量詐騙資訊,其效率仍顯不足。為降低人工審查負擔,本研究探討提示工程技術(Prompt engineering),評估其是否可提升GPT模型對圖像與語音詐騙內容的辨識準確率。研究設計採用三種不同提示策略,分別應用於圖像與語音資料中,並比較其判斷正確數以分析準確率差異。結果顯示Chain-of-Thought Prompting在兩種媒介資料中表現皆優於其餘提示工程模型,顯示良好判斷效果。本研究基於Chain-of-Thought Prompting模型開發互動式網頁程式讓民眾可立馬使用網頁判別可疑的圖片、音訊,展現應用於基礎防詐之可行性,亦可為後續防詐系統提供設計參考。

禽畜糞堆肥除臭與氨氣資源化

禽畜糞堆肥常伴隨氨氣排放而有異味問題。目前成本低、培養易的木黴菌已廣泛用在堆肥中來加速發酵。此外,部分業者會將含氨臭的氣體蒐集再以稀硫酸水洗,產物硫酸銨可作為氮肥,但多被排棄。本研究結合木黴菌添加與排氣稀硫酸水洗,可縮短堆肥期程,更將氨氣肥料化,以 (1)木黴菌合適添加劑量、(2)稀硫酸水洗參數等二項為試驗主軸。結果顯示:(1)添加2/100木黴菌可使堆肥成品中總氮增加13%,減少氨排放;(2)含氨排氣經pH6-7稀硫酸水洗,98%的氨氣轉化成含約1,400mg/L之硫酸銨溶液,氮含量為300mg/L,相當於沼渣沼液農地施灌水準。

Feasible fabrication of chitosan capped mesoporous silica nanoparticles as a smart mucoadhesive drug delivery platform for dexamethasone

中孔二氧化矽納米顆粒(MSN)由於其高孔隙率而適合成為藥物載體,可增加ul藥物的負載量。幾丁聚糖是一種帶正電的聚合物,用於修飾MSN表面,以達到強力的靜電吸附力,並進一步提高藥物負載能力,以及可持續併緩慢藥物釋放的控制。 MCM-41和 MCM-48型的MSN,通過 CTAB界面活性劑為模版,以溶膠-凝膠法制備。SBA-15型的MSN由 P123為模版製備。MCM-41 通過戊二醛的交聯進一步被幾丁聚糖包覆 (MCM-41-CHIT)。 利用 X 射線繞射儀驗證了所有載體皆是中孔洞的六方密堆積晶體結構。利用傅里葉變換紅外光譜,鑒定了烷基、胺基、和二氧化矽官能團,證實了表面的幾丁聚糖。 MCM-41-CHIT 的地塞米松載藥量為53.7%。MCM-41有突發釋放的現象,在 兩天內釋放出 80%。另一方面,MCM-41-CHIT中的藥物釋放,表現出恆定的釋放,五天後僅釋放出19.7%。 這項研究確定了MCM-41-CHIT 是可應用在粘膜吸附藥物遞送系統,可做為好的候選藥物載體。

麥克納姆輪車直線 360 度全向控制與角度誤差之探討

近年來,作者觀察到餐飲業及飯店業引入自主移動機器人(AMR)提供服務,受到廣泛歡迎。不僅如此,隨著AI的風潮,愈來愈多產業引進機器人補足人力的空缺。就輪式機器人而言,麥克納姆輪具相對優異的機動性和運動靈活性,但傳統麥克納姆輪的行進模式只侷限45度倍數的方向。針對此限制,本研究分析傳統麥克納姆輪的合力方向,通過數學推導和實際控制方式的驗證,確認其18個方向移動的數學式,再利用ESP32-S單晶片的WIFI驅動控制系統,實現並驗證 合力分析結果 接著,進一步 建立 麥克納姆輪的全向 360 度直線移動的數學式, 並且用 PWM 脈波調變,實現全向控制。此外,分析地面材質對車子移動的影響,測試出麥克納姆輪適合的地面材質,針對誤差給出可能的校正方式以達更精密的控制。希望就本研究結果擴展未來的應用範圍及使用價值。