全國中小學科展

2021年

菌菌有味—真菌及塔粉綠尺蛾幼蟲食草選擇之探討

本研究主要探討塔粉綠尺蛾食草選擇與其葉內真菌之關係。觀察培養四種植物(烏臼、鵝掌柴、白匏子與島榕)葉內真菌,以真菌生長率、菌絲與孢子形態辨識真菌種類。當我們以烏臼葉內間座殼菌屬(Diaporthe sp.)真菌與不同植物放在一起時,幼蟲取食原為非食草的白匏子葉片,而島榕則有嘗試啃食之現象;此外,飼養過程中我們發現取食烏臼的塔粉綠尺蛾幼蟲糞便較其他種幼蟲易長出真菌,進行幼蟲糞便與消化道真菌培養後,皆有與葉內真菌相似的菌體形態。我們推測烏臼、葉內真菌與塔粉綠尺蛾間的交互作用關係之一可能為:烏臼透過葉內真菌誘使塔粉綠尺蛾雌蛾前往產卵,經幼蟲食用葉片後所排出之糞便以作為葉內真菌傳播的媒介。

MENTAL STRESS IN TEENS

Observation: Over stress is a one of the major hindrance in realizing true potential. I observe source and effect stress in teens in my nearby society. Observations are as follows: • Parental pressure for excellence in study • commercial purpose • Inferiority complex • Scolding and intimidating children in public Objective: To study mental Stress in adolescence and to find a solution to the cause of mental Stress. • Mental stress should be reduced in adolescence. • In adolescence, parents should convince the children that it is right and wrong because of the pressure put on the children. Experiment: We conducted a survey to find mental stress in children, which was done by a quiz. We conducted this survey between parents. Samples of some quiz :- For Parents: - • Do you scold your child. • Do you think your child is under stress. For Children’s:- • How much do you study in one day. • How do your parents treat you. We go through the experiment: - We surveyed how a child reacts when he is under mental stress. • His brain becomes weaker than a healthy child. • He slowly feels weak around himself. • Parents should keep an eye on children in adolescence. We found many such reasons during the survey. Conclusions: After completing this project we have concluded that the biggest root cause of stress in adolescence is that the mother is unable to give time to the children and there is pressure on them to study, due to this, between parents and children Distance is increasing due to which stress is also increasing.

Nonlinear thermal diffusion dynamics measured using a simple light-transmission method

方形盒盛透明液體,置放在冷源上方,液體發生熱擴散時,溫度由上往下逐漸下降,形成溫度梯度以及折射率梯度。雷射光照射和鉛直線成一定角度的玻棒透鏡,再穿過方形盒的透明液體時,在屏上形成斜直線,經一段時間的熱擴散後,變成曲線;曲線和斜直線的距離(h),隨著時間(t)以及光線照射的位置(y)改變,作不同y的h-t圖可得知液體的熱擴散率狀況。 冷源的溫度0℃,分別用甘油和乙醇作待測液,得到的h-t圖,符合熱擴散推導出的h隨t改變的方程式;改用水當待測液,得到的h-t圖,就不符合熱擴散推導出的h隨t改變的方程式。改用-5℃的冷源,分別用水和氯化鈉水溶液作待測液,得到的h-t圖,不符合熱擴散推導出的h隨t改變的方程式。 用簡易的設備可以了解折射率梯度,溫度梯度,熱擴散率,以及液體的非線性熱擴散。

Maximum Isosceles Sets

An isosceles set is a collection of points in which any subset of three points forms an isosceles triangle. We want to find the upper bound for the size of isosceles sets in any n-dimensional Euclidean space. Kido has already completed the study of isosceles sets in 3 and 4-dimensional space. We study the upper bound of spherical two-distance sets, a special type of isosceles sets, to help us find the upper bound of isosceles sets. More specifically, Musin’s Linear Programming technique on spherical two-distance sets could be used to study isosceles sets if a consistent relationship between isosceles sets and two-distance sets can be characterized. We offer a conjecture of this relationship. We also offer non-trivial lower bounds of isosceles sets in dimension 5 with 17 points and dimension 7 with 30 points as examples.

雙眼牆颱風的內眼滾動

本研究初步分析颱風雷達回波圖發現,利奇馬、蘇力、柯羅莎、杜鵑4個雙眼牆的颱風,內眼牆有沿著外眼牆內側旋轉的現象,時間尺度約為3至14小時。接著比較颱風個案,選定杜鵑颱風作為主要觀察研究對象,以探討影響雙眼牆颱風內眼牆滾動週期的因素為研究目標,並以數值模式簡化問題。我做出兩種猜測,認為此一現象的成因,有可能是眼區的繞轉,或是內眼牆被眼區內的正渦度帶動旋轉。我先後設計了單、雙眼牆旋轉實驗,發現影響此二系統旋轉週期的主因不盡相同。其中,從雙眼牆實驗的結果可以發現,影響內眼牆滾動週期的參數,主要是眼區半徑以及眼區渦度,呼應了內眼牆受眼區內渦度帶動旋轉的猜測。最後,我在模擬杜鵑颱風的實驗中,做出相似的旋轉週期,證明內眼牆滾動的機制,主要以水平動力為主,也證明先前實驗的參數,即是影響旋轉週期的要素。

第五代行動通訊中基地台毫米波天線精確的方位角量測

第五代行動通訊(5th generation mobile networks)是現今科技發展的趨勢,新技術的出現也衍生出很多新的問題,在基地台點對點傳輸時,需要精確角度的天線才足以準確地接收高頻波短的毫米波,雖然現今已經有精密儀器能測量精確的方位角,但價格較高且使用方法複雜,面對數量龐大的5G基地台時,維修成本過高。本研究利用手機拍照得到天線與目標物相對角度,結合預先得知目標物的方位角,再經過數學運算即可得到精確的天線指向。本研究希望以隨手可得的手機,配合簡單的方法,可得到精確的天線指向,解決第五代行動通訊可能面臨的問題。

高鐵行經嘉南地區之高鐵低頻震動波

當高鐵行經地層下陷明顯區域、或土壤液化中高潛勢的沖積層時,行車的車身震動會更劇烈嗎?本研究基於這樣的動機,經由測量高鐵沿線不同區段的震動訊號,了解各段的震動特徵。 本次研究使用微機電加速計(MEMS sensor)來量測高鐵行經左營至台北路線上車廂內之震動,並利用QCN Live軟體分析波形,分析行經各站間之頻率與振幅特徵,結果發現,行經台南到嘉義、嘉義至雲林、雲林至彰化三段路線的震動,在濾波0.5-4.0 Hz之平均振幅大於其他非地層下陷與土壤液化地段,同時我們也發現低頻振動的最大振幅在列車行經土壤液化區時有顯著的增加。

3進位Kaprekar變換之結構

b進位的n位數字x,數字x各位數字由大到小排列為p,由小到大排列為q,定義Kaprekar變換T(b,n)(x)=p-q,例如T(10,3)(x)= 954-459。當T(b,n)(x)= x,稱x為Kaprekar常數。 Tk(b,n)( x)=T(b,n)( Tk-1(b,n)( x))= x, k >1時,稱x為k階Kaprekar循環數。本文解答了以下問題: 1. b進位的數字不包含數字b-1的Kaprekar常數的形式。 2. 3,4,5,6進位的Kaprekar常數的一般形式。 3. 對於2,3進位的情形,我們引入三元非負整數的形式來討論Kaprekar變換,轉換成Kaprekar數對(p,q),再進一步,由來探討比值p/q,將Kaprekar變換轉成Kaprekar函數g(x),解決 Kaprekar 循環數的所有形式及解。 最後我們得到Tl(b,n)( x)必是Kaprekar循環數。

利用Yolo 模型辨識台灣國語口手語之研究

手語為聾啞人士日常溝通的工具,但對一般人來說這是一種難以理解的溝通方式。本實驗使用深度學習的 Yolov3 與 Yolov4 模型訓練37個國語注音符號手勢,然後再驗證模型對圖片、影片、即時(Real time)攝影辨識的正確率。 實驗結果顯示:Yolo v3 圖片辨識度效果還不錯,但影片辨識度很差,而Yolo v4 不管在靜態的圖片或動態影片都有不錯的辨識率,另外在即時的影像辨識也有不錯的效果。 雖然有部分符號的辨識度很低,但這可能是訓練時照片拍攝的問題,如果可以改進拍攝的數量和技巧,相信可以大幅提升判讀的準確率。

利用海冰體積與北極震盪指數預測聖嬰現象發生之可能性

本研究利用海冰覆蓋面積的變化、北極震盪指數(Arctic Oscillation index, AOI)和南方震盪指數(Southern Oscillation index, SOI)的相關性,希望可以探討與聖嬰現象的關聯。 取用1950年到2020年的海冰覆蓋面積資料及195!年到2020年的SOI及AOI資料。我們將AOI和SOI做折線圖、X-Y圖,數據分成平常年、聖嬰前、聖嬰時、聖嬰後、反聖嬰前、反聖嬰時、反聖嬰後,試圖找出一些規則。利用區間分析來觀察區間範圍大小及上下界的數值隨不同事件發生的次序,探討各個事件的特徵。 聖嬰年時,區間縮小,反聖嬰年則區間略為放大且數值上升。最後將1997年聖嬰年的數據和區間做疊圖,並以2018年底到2020年的聖嬰轉反聖嬰來做驗證。若AOI的區間縮小、或海冰覆蓋面積下降後上升,表示可能是聖嬰現象要來的前兆。此外,本研究也發現,無法單獨區隔聖嬰年和反聖嬰年,兩者間會相互影響,應該要把聖嬰跟反聖嬰合併為一個氣候變化週期,才能做準確的預測。