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臺灣

大氣電漿成長的氧化鋅結晶材料製作寬頻光感測器結合人工智慧辨識感測光之種類

本研究以大氣電漿技術在矽晶片上沉積氧化鋅薄膜,並透過不同溫度退火來最佳化材料特性,以製備高靈敏度的金氧半 (MOS) 光感測器,能偵測紫外光、藍光、綠光、紅光及紅外光等多種波段光源。大氣電漿技術具備操作簡便、無需昂貴真空設備、製程環保等優勢,並可有效提升材料性能。透過光學顯微鏡及掃描式電子顯微鏡分析顯示,退火溫度影響氧化鋅結晶品質,400 ℃與600 ℃條件下結晶較為明顯,且可由穿透式電子顯微鏡清楚地觀察到高溫退火會導致孔洞形成。此外,本研究利用半導體參數分析儀量測光響應特性,透過AI技術分析光響應波形以進行光源識別,有助於提升光偵測效率與準確性,為智慧光感測應用提供嶄新的技術方案。

「電」有所流,「磁」有所場,「水」有所動

透過右手開掌定則與磁流體動力學,我們得知當我們在電解水中施加磁場可以使水流動。基於這一點,我們探討了電流對水流流速的影響,並假設勞倫茲力公式吻合此實驗,即電流與流速會呈正比關係。 實驗結果證實了我們的假設,當電流增強時,水流的速度也會隨之增加。隨後我們開始探討電極片間距離及磁場是否也會對流速產生影響,最後實驗結果顯示流速與電極片距離會成負相關,與磁場強度呈正相關。這些研究成果讓我們對磁流體推進學的應用有了更加深入的了解,並希望能藉由這種方式為未來海上交通方式增添新的可能。

電來又電去-微型霍夫曼電解在環境中的應用

本研究設計一款低成本的微型霍夫曼電解水裝置及氫氧燃料電池,僅需約20~30毫升的電解液,除了完成各種電解變因的探究,也準確量測法拉第常數及亞佛加厥常數 。 因應綠色永續,收集電解產生的潔淨能源氫氣,並研究增加電池放電效果,包括電極直徑、碳棒淬火次數、電極距離、電解質種類與濃度、添加活性碳粉等,充電5伏特,時間5分鐘後負載馬達轉動20分鐘達4倍使用時間。進一步利用太陽能作為電力來源,以此為單電池串聯3個電池可提供約5.6V電壓,使紅光LED持續運作15分鐘以上。 利用電解法,可回收溶液中的重金屬銅離子,免去強鹼的使用,回收率的探究發現通入的電流強度愈高、溶液溫度愈低或添加螯合劑,會造成回收率下滑。

AI輔助手寫卷閱卷系統

本研究旨在開發選擇題手寫卷的自動閱卷與成績登記系統,以減輕小老師與教師在小考閱卷及成績登錄上的負擔。為改善選擇題手寫卷的閱卷方式,本研究結合手寫字辨識技術、雲端成績登記存放及網頁式查詢三大功能,開發AI輔助手寫卷閱卷系統。使用者設定考試相關資訊(如考試名稱與標準答案),並上傳答案卷影像,即可透過系統自動辨識答案且計算成績,並將結果即時傳送至雲端資料表,供教師透過網頁查詢。本研究成果可有效降低人工閱卷負擔,提升成績管理的即時性與便利性,期望為校園提供更高效的閱卷與成績登記方式。

噪音之眼:結合聲源定位與影像辨識的聲音照相系統

汽、機車呼嘯而過的排氣噪音經常造成周遭民眾的困擾,為杜絕這種狀況,環保署於2021 年開始推動「聲音照相科技執法」,透過包含魚眼攝影機、車牌辨識攝影機等設備的整合,來紀錄行經車輛產生的噪音是否超過管制標準,不過此系統目前仍存在一些限制,如:當多台車輛同時經過時無法辨別確切的噪音來源,而需要人工判定。本研究旨在利用聲源定位原理結合影像辨識技術,實作出一套能夠追蹤聲源(噪音)並辨識聲音來源(車輛)的聲音照相系統,期日後能實際應用並解決道路上多車輛時無法辨識噪音來源的困擾。研究中提出一套能透過遠端控制程式,將收音裝置、攝影設備和資料分析軟體等各項軟硬體設備,串聯成自動化追蹤聲源的系統設計方案。

蕗蕎對抑制血管收縮素轉化酶活性及降血壓之評估

蕗蕎為原鄉部落常見且重要的香辛料作物,具有降脂、抗動脈粥樣硬化、抗菌等活性, 但對於血管舒張作用則少有相關研究。因此本研究以乙醇對蕗蕎進行萃取,再進一步以色層 分析等方法進行純化,其分離到之化合物由核磁共振磁儀(NMR)光譜技術分析及質譜(MS) 之鑑定,鑑定得到一個主要大量的固醇類天然產物: Laxogenin。另外透過頂空氣相層析質譜儀(HS-GCMS),從生鮮蕗蕎(Allium chinense G. Don)共鑑定出 13 種化合物,其中包含 8 種含硫化合物,並以 Disulfide dimethyl 含量為 71%,占揮發氣體之含量最高。 在抑制血管收縮素轉化酶 (ACEI)活性測試中,取蕗蕎的酒精萃取物、大蒜的酒精萃取物、Laxogenin、diallyl disulfide 在濃度為 0.0125 mg/mL 下,其抑制率分別為 3.9 %、8.3 %、4.2 %、4.6 %。並透過電腦模擬分子對接技術(MDM),發現 Laxogenin、diallyl disulfide 與 ACE酵素具結合親和性,以上結果顯示,推測蕗蕎具有抑制 ACE 酵素及降血壓之功效。

利用合成生物學重建酵母菌性別轉換系統

本研究旨在解決摩爾定律和庫梅定律的困境,利用合成生物学將酵母菌配型變換的特性改變為一種運算機制。首先,以HO內切酶切割不同配型的酵母菌(MATa和MATα)染色體使其進行配型變換,並用顯微鏡檢視是否達成交配和計算效率。其次,利用同源重組將製造必需胺基酸(TRP1和HIS3)的基因替換配型變換中會置換的配型基因(a和α),將酵母菌配型變換改造為二進位生物運算單元。本實驗設計了引子用於PCR確認酵母菌第三條染色體中是否準確插入TRP1/ HIS3序列。目前成功以HIS3基因轉殖重建酵母菌的配型。這項研究為隨後涉及不同配型變換以及利用CRISPR系統進行計算應用的更廣泛研究提供了基礎。

探討蒲公英萃取物對纖維母細胞增生及移行之影響

近年來,蒲公英在醫學上有許多突破性的發現,例如 : 蒲公英萃取物可抑制腫瘤生長、抑制發炎反應、治療肝相關疾病等等,對於疾病治療有極大幫助。此外,蒲公英在中藥學與各地原住民習俗上,都具有治療跌打損傷之功能,然而尚無研究針對蒲公英修復傷口進行實驗,因此本研究欲探討蒲公英萃取物對人類真皮層之纖維母細胞增生及移行的影響。研究結果顯示,本實驗兩種蒲公英萃取物在濃度20ug/ml之內,皆可促進細胞增生,其中以濃度10ug/ml效果最佳 ; 在細胞移行的部分,兩種蒲公英萃取物皆會抑制細胞遷移。然而,本研究僅使用眾多蒲公英萃取物的其中兩種,不能代表所有蒲公英萃取物對纖維母細胞皆會有相同反應,因此在未來可以使用其它種蒲公英萃取物來進行實驗,並透過分析萃取物中的化合物種類,探討是哪些特定的成分可以促進傷口癒合。

連通圖上行走步數期望值之研究

本研究的研究靈感來自於科學月刊,原題為在一個六面體中,有一隻螞蟻位於其中一個頂點並沿著邊行走,每當牠走到頂點時就會選擇一條邊繼續行走,且牠任何方向之機率皆相同,但不可走回頭路,求螞蟻回到出發點時經過邊數之期望值。本研究將題目延伸出了以下三個問題,得出結論後並證明。並得出了以下結果:簡單連通 圖,螞蟻從其中一頂點出發,且往任何方向之機率皆相同,無論螞蟻是否可以走回頭路,牠第一次回到出發點時經過邊數之期望值之通式。在 n 點連通路徑圖 Pn(n -path graph) 中,螞蟻從其中一點 vi出發,第一次走到另一點 vj時經過邊數之期望值通式。並找出了當 n 點循環圖 Cn (n-cycle graph)上有一隻螞蟻從其中一點 vi第一次走到另一點 vj時,經過邊數之期望值與兩點之距離的關係。

智慧定點式道路警示牌

在高速公路上,駕駛者若遇到車輛故障或事故,必須依照交通規定,在事故發生點後方100公尺處擺放三角警示牌,以提醒後方來車。然而,在高速公路環境中,車輛行駛速度較快,駕駛者下車擺放警示牌的過程中,極易發生二次事故。因此我們設計「智慧定點式道路警示牌」,本裝置安裝於公路路肩,透過網路遠程開啟。這樣一來就可以避免下車擺放警示牌的過程中發生意外。本次設計運用到Wi-Fi做為與雲端通訊之媒介,也達成了物聯網與雲端化。使用者可用網頁進行遠端開啟警示牌或在車內加入車禍自動回報系統,不僅如此,我們還可以用來檢視警示牌狀態。