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2022年

在壓力下更要堅強,探討ACE2/Ang(1-7)軸與韌力的關係

背景:韌力 (resilience)指個體遭受壓力時快速調適及復原的能力,是許多疾病的保護因子但生理機轉仍不明。Angiotensin-converting enzyme 2/Angiotensin(1-7) [ACE2/Ang(1-7)]軸具有保護心血管、抗焦慮及保護神經的潛力。目前仍無ACE2/Ang(1-7)軸與韌力相關的研究。另外ACE2是SARS-CoV-2病毒進入人體的受體,相關研究在疫情下更顯重要。 目的:本研究中我們以習得無助行為模式篩選具韌力行為的大鼠(resilient, R),探討韌力鼠與非韌力鼠(non-R) ACE2/Ang(1-7)軸表現的差異。 假說:韌力鼠的ACE2/Ang(1-7)軸活性較非韌力鼠高。 結果:韌力鼠在壓力下其corticosterone (CORT)濃度與控制組無差異。韌力鼠的Ang(1-7)濃度較非韌力鼠及控制組高,暗示較高的Ang(1-7)濃度與韌性表現相關。以Ang(1-7)/Angiotensin II (Ang II)比率作為反映ACE2 轉化Ang(1-7) 功能的指標,發現韌力鼠的ACE2濃度及功能均與未主動逃跑而受電擊的時間相關,暗示其ACE2活性能因應壓力調控上升。韌力鼠的ACE2濃度雖較非韌力鼠低,但其ACE2功能則較其他兩組高。並且,Ang (1-7)濃度及ACE2功能僅在韌力鼠與ACE2濃度呈現正相關,但在非韌力鼠則無相關。暗示在壓力下韌力鼠的ACE2仍維持有效率的功能但非韌力鼠的ACE2功能則受影響。另一方面,Ang (1-7)濃度僅在非韌力鼠與CORT濃度負相關,暗示非韌力鼠個體的ACE2/Ang (1-7)]軸活性與海馬迴-下視丘-腦下垂體(HPA)軸的活性可能相關。 結論:韌力個體的ACE2/Ang (1-7)軸活性較非韌力鼠及控制組佳且可能因應壓力而調節增加。相反的,非韌力鼠個體的ACE2/Ang (1-7)軸功能較差且可能與HPA軸的活性相關。我們的研究顯示ACE2/Ang (1-7)軸扮演調節韌力的重要角色。ACE2/Ang (1-7)軸活性是否可以做為個體韌力的指標或具有增進韌力的臨床價值需進一步研究。

單低谷型磁暴事件先兆之分析

磁暴是地球磁場的劇烈擾動現象。由於強烈磁暴可能對人造衛星、地面電力系統的穩定性帶來損害,因此了解磁暴事件的機制十分重要。本研究利用 OMNI 資料庫中的地磁指數與行星際磁場南北向分量、太陽風動壓、太陽風風速、質子密度等物理量觀測資料,分析太陽週期 22 至 24 期間的單低谷型磁暴事件,此類型事件佔總分析期間磁暴事件的近五成。首先磁暴事件數量比例大致隨強度增強而遞減;不過安靜期也有較強烈的事件發生。接著分析各物理量與事件強度的相關性,其中行星際磁場南向分量、太陽風動壓相關係數分別達 0.80 和 0.64,推論可做為磁暴先兆的依據。因此分別建立太陽週期 22、23 及太陽週期 24 之行星際磁場南向分量、太陽風動壓對事件強度的經驗關係式,並據此計算行星際磁場南向分量對應的事件強度門檻值。目前逐步比對太陽週期 25 的磁暴事件,推論以太陽週期 24 的經驗式得出的門檻值,可能較適用目前太陽週期 25發生的磁暴事件。

探討單位電阻排列有理數值

本研究在探討給定一有理數,如何用最少數量的一歐姆電阻串並聯使得等效電阻值為此有理數。首先我做出f函數的表格,利用程式找出分母分子較小時的值,並且依性質不同塗上各種顏色,觀察其中的規律,證明了一些定理,並找到電路圖與矩形的對應,再來是找到電阻排列一些數列的系統性構造,然後針對有理數分子和分母的特性,分析了費氏數、分母為2、3等等的情況的最小構造法,其中在分析分母為2、3等等的情況時,一開始使用了變換的概念證明,但變換過多次時會造成證明的繁複,因此後續提出了以幾何模型分割區域的概念證明,有效地提高到分母為4、5的情況,並且將證明過程擴充至所有正整數的情況,找到了f函數遞迴式的充分條件,最後計算連分數構造法的部分平均時,猜測出連分數構造法與正整數因數個數的關係。

閃電發言人!?—探討以雷達回波了解閃電時空分布的可能性

本報告研究台灣地區閃電與雷達回波強度的關係,期望了解雷達回波資訊成為閃電多寡代言人的可能,以及是否存在閃電活躍區及寧靜區。方法為將台灣附近區域分別以不同空間尺度 0.125 度、 0.25 度及 0.5 度、 1 小時的時間視窗將閃電及雷達資料分割。再利用 R 程式將雷達回波圖的不同像素轉化為強度數值,分析不同時間及空間下,第 95 百分位的回波強度和閃電個數對數資料的關係。 我們選取2019 及 2020 年中 8 個閃電個數高的氣象事件進行分析,發現相同時間移動視窗下及固定 空間網格點內的雷達回波強度較小時,閃電個數的對數值偏低 相反的,當雷達回波強度增加,除可能發生較少閃電個數的情況,會出現較多的閃電個數。當我們將各雷達回波強度階層對應到閃電個數對 數值大約的最高 門檻,進行線性迴歸分析,結果呈現三種不同空間尺度的網格得到的判定係數均接近 1 ,斜率稍有不同,但都約為 0.1 ,顯示此關係 可以利用雷達 回波強度進行閃電在空間時間分布的估計。 以上述經驗公式為基準,將各雷達回波 強度階層所對應到的閃電可能個數以 25% 分為低標及高標,繪出閃電寧靜區及活躍區比較,發現台灣西南部及其海域為活躍區,本島為中間區,而寧靜區的分布較不規則,但多在台灣西南、東北海域。

磁攪拌子在黏滯液體下作磁懸浮運動之實用性探究與數值模擬法的發展之研究

本研究對磁攪拌子的懸浮做出一連串的實驗探究與數值模擬法的建模。透過觀察實驗,分析磁攪拌子與驅動磁鐵的互動,提出磁攪拌子跳起與穩定懸浮的原因。建立運動方程式,並使用數值模擬法預測各種變因的影響,也編寫程式語言使模擬的結果以動畫呈現。依照理論的預測,設計實驗驗證數值模擬法的適用性;探討懸浮的動能,發現耦合性質。 在應用方面,懸浮運動是攪拌與懸浮的結合,應可為黏度差異大之化學反應提供穩定反應的攪拌系統。本研究為增進「懸浮式攪拌」的實用性,以數值模擬法測試多極驅動系統的可行性,並成功達成;探討長度對攪拌效率的影響,提供在弱驅動系統中達成懸浮的辦法。為了在應用層面上有更好的發展,透過理論模型提出控制懸浮高度的方法,而實驗結果指出此方法的可行性。為尚不明確有何應用的「磁攪拌子懸浮運動」提供明確的發展方向。

Art Recovery through PConv (Partial Convolutions) and GLCIC (Globally and Locally Consistent Image Completion)

在生成性模型(Generative Models)中的一個主要應用就是“影像修復” (Image Inpainting) 也稱為“影像完成”(Image completion)。 影像修復經常被應用於許多影像處理,包含在生活照片中移除背景不必要的物件再回填移除後缺損的影像。 但是,或許之前的研究較多著墨於技術而非美學,至目前為止,很少有影像修復的研究著重於藝術作品的重建應用。 所以,本研究計畫提出三個新的模型來針對藝術作品做更優化的影像修復,以達到較一般處理日常照片所使用的如Places2 和ImageNet等影像修復技術在視覺上更為自然逼真的處理: 第一種模型是PConv (Partial Convolutions),它利用部分旋積(partial convolution) 來避免一般由於遮蔽區域中畫素起始值設定而常見的影像模糊問題。 第二種模型是GLCIC (Globally and Locally Consistent Image Completion),是一種以GAN (Generative Adversarial Network) 為基礎,進一步在全域鑑別器 (global discriminator) 之上,再建構一個區域性鑑別器(local discriminator),以確保在整體畫面與細部畫面的合理與一致性的方法。 最後一個模型是一個在本研究中所提出的全新、整合性的模型–PConv-GAN。 在這個創新的模型中,我們將GLCIC模型中常用於旋積過程中”補零”(zero padding) 的手法,以PConv模型中部分旋積的方式來取代。最後我們會利用一系列的印象派畫作為例,以L1 loss 和PSNR (peak signal-to-noise ratio) 兩種方法來評估這三個模型。

無毒有「單」~探討單寧酸作為生物農藥的可行性

農藥,除了對害蟲的有效抑制之外,也對環境生態造成一定程度的影響,是否有對農作物及環境更為友善的農藥呢?本篇探討「單寧酸」做為生物農藥的可行性,結果發現偽菜蚜體表蠟粉被破壞,單寧酸接觸後具一定程度立即致死能力,生物農藥測試組(乳化劑+油+3%單寧酸溶液)立即致死率69.5% (10min)。生物農藥測試組和噴水組之農作物質量表現,無達到顯著差異( p>0.05),顯示生物農藥試劑對作物生長影響不大;以分光光度計分析,作物與環境土壤均無殘留,且作物易洗淨。生物農藥試劑對於不同科害蟲,以葉蟎致死率最高,為86.3%,而對蚜蟲及介殼蟲則分別為71.3%與61.6%。野外測試發現生物農藥試劑之驅蟲率,D1已達96.1%,而D2則達98%,D3達100%。吸食試驗顯示,生物農藥測試劑組對蚜蟲致死率約90%,顯示本生物農藥試劑不僅具立即接觸毒殺,也兼具長效吸食毒殺的效果。

坐標平面上的格點多邊形性質

先前有許多人探討了坐標平面上格點正方形、格點直角三角形的性質,卻沒有人用數學的方式將此主題推廣到各種多邊形,格點多邊形性質便一直被歸類於資訊研究,目標變為預測當邊數很多或範圍很大時的估計值,因此本研究的目的在於用數學化的方式探討在坐標平面上每個頂點坐標皆為整數的多邊形性質,並推導出能算出精確值的通解。 本文探討的多邊形包含了凹多邊形及凸多邊形,研究者提出繪製格點多邊形的「迂迴作圖法」並成功推導出格點多邊形的範圍條件、範圍內最多邊的格點多邊形邊數、面積極值、周長極值的通解,並找出了部分多邊形的周長極大值與個數。運用本研究的結果,將有助於在有限區域或空間中依照特定規律設計最大路徑,例如遊樂場的迷宮與雲霄飛車軌道。

10公斤級聚甲基丙烯酸甲酯—氣態氧混合式火箭引擎混和效率提升之初步探討

本研究首先設計一5公斤級之聚甲基丙烯酸甲酯—氣態氧混合式火箭引擎,搭載軸向注入器(axial injector)進行水平推力測試,控制氧化劑流量,改變燃燒時間,量測氧化劑截面通量與燃料耗蝕率,探討其燃燒特性、推力、比衝值與各項引擎參數,並評估該引擎作為混合式火箭推進系統之可行性。引擎成功研製後,本研究設計兩種渦漩注入器(swirling injector),幾何渦漩係數(SNg)分別為3、5,將推力目標提升至10公斤,並進行地面推力測試,探討幾何渦漩係數改變對於混合式火箭混和效率與引擎表現之影響。經實驗後證實渦漩注入器能有效提高引擎推力,且引擎推力及燃料耗蝕率會隨幾何渦漩係數提高而上升。未來希望能以本引擎為基礎,將推進系統放大後,將其裝載於小型火箭之上,進行探空及技術驗證之任務。

提升戶外物件辨識模型表現之研究

近年來由於電腦視覺的蓬勃發展,物件辨識模型被廣泛運用在生活中,例如自動駕駛、醫療影像、農作物檢測等等。對於要在戶外運作的模型,由於檢測物體的背景會隨著時間、地點、季節、光照強弱等因素不斷改變,通常需要大量且多元的資料才能避免模型過擬和,然而取得多元的資料需要花費大量的人力與時間在收集以及為這些新資料標籤。 本研究利用影像風格轉換模型作為資料增強的方法,將於晴天拍攝的街景圖轉成夜晚及雨天,使原本只有晴天的資料集有更多元的資料。結果證實使用風格轉換模型生成的影像訓練的物件辨識模型的準確率在某些情況下有顯著的提升。此方法的優點在於能夠快速產生多樣風格的資料,由於是對影像的風格做轉換,影像的內容沒有改變,因此能夠沿用原有的標籤,同時節省了蒐集及為新影像標籤的人力及時間。