2019年

研究探討透過強化學習讓機器學習各種人類上臂運動。延續「運用氣動肌肉缸模擬上臂肌肉控制之研究」，透過有限的動作組可以控制上臂肌肉，然而因應環境條件的多變，模擬人類透過學習產生多樣多變的反應，在仿生的領域中有其必要。比較強化學習中的Actor-Critic與 DDPG (Deep Deterministic Policy Gradient)兩種模式，我們透過 Gym 建構具動作與環境限制的簡易訓練環境。比較兩個模型的細節後，最後選用了 DDPG 為我們主要的強化學習方法。首先我們利用 Tensorflow 模擬學習模式並記錄模擬移動的學習過程。我們運用到仿生手臂的實體，藉由影像辨識取得手臂的狀態，回饋至學習模型。仿生手臂運用學習資料進行移動，接著我們觀測系統所學習的移動是否可完成指定動作或工作。在軟體模擬中，我們證實了藉由達成數次目標的學習後，DDPG 可完成較細緻的移動。而 DDPG 在仿生手臂上的實作，則需透過輸出動作給氣動仿生手臂系統，來控制仿生手臂移動至目標位置。在未來，機器人將不單單只是運用馬達來當作動力來源，也能運用氣動肌肉缸成為動力元件。並且，人形機器人將會做出更像真實人體的動作。

本研究在探討過原點且通過特定格子區域中格子點的直線數，利用縱向或橫向方式來計算。不論哪一種方式皆從正方形區域探討，得到其格子直線數與歐拉函數有關，特別是在橫向方式中增加上高斯符號與高斯符號協助計算，得到正方形、長方形、三角形及圓形區域的直線數及其上下界，及探討上下界的特定區域。此外，將原點移動到任意點，探討過任意點且通過特定格子區域中格子點的直線數，得到一些有趣的性質。 接下來，從正方形區域推廣至高維度的超立方體區域中的直線數，並推導出三個歐拉函數的推廣式，其中一種是約當囿互質函數，使用這些函數不僅能簡化計算，更能拓寬歐拉函數的視野。另外二種皆是利用幾何結構推導出來，其中一種是用第二類史特林數來表示。 最後我們使用此歐拉函數的推廣三式推導出高維度的超立方體、超長方體、單體 (即高維度中廣義三角形區域)及角錐柱中的格子直線數及其上下界，特別是利用橫向方式獲得公式的更為精簡。

自古以來，致病細菌便是人類免疫系統的強敵，加上近年來抗生素的濫用使細菌在具有抗藥性後更加棘手，相對的人體免疫系統愈顯衰弱。本研究成功合成了一個可以連結細菌和免疫細胞的複合分子，此複合分子是由萬古黴素、連接單元和生物素組成，稱之為複合分子VLB（Vancomycin-Linker-Biotin）。其中萬古黴素用來辨識並結合細菌細胞壁上的肽聚醣，生物素則可以與抗體結合並徵召免疫細胞。 我們以螢光基團及抗體等，實際測試複合分子VLB對細菌的辨識力，確認其能在萬古黴素端與革蘭氏陽性菌連結，並在生物素端與抗體結合。我們藉由複合分子VLB增加細菌及免疫系統之間的親和力，以提升免疫細胞辨識細菌的能力，使其更快更有效地對抗細菌，解決多重抗藥性細菌難以擊敗的問題。利用本研究合成抗體徵召分子的方法，大幅提升免疫細胞對致病細菌的辨識力，將來可望有效地應用在臨床醫學上。

在植物中，對於外在威脅能有效進行防禦一直是個非常重要的課題，而此實驗在探討植物彼此間經由根部傳遞的防禦訊息與生理防禦機制。 利用鹽刺激使其根部分泌出AtCAPE1胜肽進行防禦訊息的傳遞，以證實阿拉伯芥防禦訊息確實可經由根部進行彼此的溝通，且可利用擁有正常基因的植株提升突變株的防禦能力。 結合AtCAPE此種植物體內少有被發現的胜肽進行實驗，並提供了許多延續實驗，為植物防禦系統闢出一條大道。

在本研究中，我們在正壓模式裡植入渦旋，當作實驗中的颱風眼，以不同的渦旋結構類型、渦度環及渦度比值進行實驗並觀察其變化。實驗結果顯示當渦旋結構的徑向渦度梯度變率存在正負的變化時，有機會導致正壓不穩定的發生，促進擾動而使渦旋形成多邊形結構。當渦旋內部的渦度梯度越大，則多邊形的形成越快但邊數越少；若渦旋外圈的強渦度區越薄，多邊形的形成越快且邊數越多。多邊形渦旋結構的演化則有可能發生「邊數合併」或「混合內縮」的情形，最終達到穩定或均質化的狀態。2017年泰利颱風行經台灣東北方海域時，我們從衛星雲圖中可觀察到颱風眼輪廓有多邊形變化，本文闡述此現象變化的歷程與可能的機制，進而希望在未來能利用此特點在颱風預報之領域中做出貢獻。

本研究進行虎紋三角渦蟲 (Girardia tigrina) 黏液分析及功能推測。利用Bradford法得知渦蟲捕食白線斑蚊幼蟲時不會分泌大量黏液；以銀染染色SDS-PAGE，並以ImageJ與Excel分析，發現渦蟲捕食蚊幼蟲前後黏液中蛋白質單體濃度無顯著增加 ( p > 0.05)。進一步以API ZYM得知渦蟲捕食蚊幼蟲時黏液中含至少8種酵素，包含磷酸水解酶、脂肪酶、蛋白酶、醣水解酶，能協助於體外行化學消化；以酵素活性染檢測，則發現渦蟲捕食蚊幼蟲時黏液中α型醣水解酶分子量位置位於25-37 kDa。未來將持續針對渦蟲捕食蚊幼蟲時黏液中酵素進行分析，如確認渦蟲捕食蚊幼蟲時黏液中蛋白酶、脂肪酶及幾丁質酶分子量位置；探討渦蟲捕食蚊幼蟲時黏液中磷酸水解酶及α型醣水解酶功能等等。

小分子熱休克蛋白 B7 (HSPB7，Heat shock protein B7)，又稱心血管熱休克蛋白 (cvHsp)。HSPB7表現於心肌細胞當中也表現在骨骼肌當中。我們可以從再生的肌肉細胞中看到熱休克蛋白B7大量的表現，可見其對於損傷的肌肉細胞至關重要。此外，Mef2a (Myocyte-specific enhancer factor 2A) 被發現對於Hspb7基因表現有所影響且、屬於AP-1 (Activated Protein 1) 家族的c-Jun (Jun proto-oncogene) 和Fra-2 (Fos-related antigen 2) 被發現影響了肌肉發育和參與了骨骼肌衛星細胞群的調控。 本實驗在HEK-293T細胞當中將克隆出的Mef2a、c-Jun、Fra-2與Hspb7上游不同長度且帶有螢火蟲螢光素基因之啟動子進行轉染實驗，並藉由螢光素酶檢測法觀察彼此調控關係。本研究發現，c-Jun、Fra-2對於Hspb7基因表現有抑制的成效而Mef2a有增加基因表現的成效。

本實驗以二階段電壓/電流步進陽極處理法生長二氧化鈦奈米管，並找出最佳生長參數並能有效降解有機物。在實驗過程中，我們發現以氟化銨及有機醇類在形成二氧化鈦奈米管，有著較長管徑的效果。本驗以20 x 20 mm2大小的鈦片，透過鈦片的前處理，不同程序的氧化步驟及不同的醇類來探討二氧化鈦奈米管進行降解亞甲藍的效果，以及二氧化鈦奈米管其生長情形。結果發現以化學處理及陽極氧化處理過的鈦片，在0.6w%的氟化銨2ml的水及98%的乙二醇當作溶劑，以每分鐘調整1V直至50V在恆壓一小時的電壓步進法進行陽極處理，最後以450度進行退火，最後可得其二氧化鈦奈米管有最佳的降解效果。

共伴效應發生的颱風時常帶來嚴重災情，促使我們投入對秋颱共伴效應的分析。利用地面風場、輻合輻散場、衛星雲圖、測站氣壓雨量等統計資料以及颱風路徑等資料分析後，顯示在中央氣象局分類的五號、六號、九號路徑的颱風，發生共伴效應的比例較其他路經之颱風高。在風場與輻合輻散場之比較得知共伴會隨著颱風環流與東北季風相對位置的接近而產生增強的現象，再用地面天氣圖與雨量統計資料確認高壓靠海導致東北季風含水氣量的增加也會加強共伴雲帶降水。利用數十個颱風與六個測站雨量與風向的變化結果相互比較後，得知地形風向效應也會導致當地瞬時及總降雨量增減，而風向與地形走向之夾角越趨近於垂直影響雨量的效果則越顯著，而颱風路徑與共伴地形效應也有極大關聯性。最後利用高空比濕場驗證垂直上空氣舉升效應，確認風向輻合確實會造成氣塊舉升。

根據在北海岸地質考察所觀察到生痕化石種類分布，大部分生痕化石生成於濱海帶，可以推測大寮層及南港層在尚未抬升時，沉積於濱海帶的砂層沉積。另外，石底層雖然同為海相，但屬於海退時期，生物活動區域相對於海進時期較為深，因此生痕化石數量較少。將地質考察採集到Schaubcylindrichnus進行初步的外形觀察，推測其為S.coronus型態以及S.formosus型態，並將Schaubcylindrichnus與Ophiomorpha製成薄片進行比較，發現Schaubcylindrichnus與Ophiomorpha都是由石英與有機物組成，但Schaubcylindrichnus的顆粒比Ophiomorpha小且較為密集，而在Schaubcylindrichnus與Ophiomorpha中，管壁中與管壁內外的有機物含量有明顯差異，Schaubcylindrichnus管壁中的有機物較管壁內外少，而Ophiomorpha管壁中比較多，且可以發現大塊有機物包裹數塊石英的壁襯結構。