理學院

Permanent URI for this communityhttp://rportal.lib.ntnu.edu.tw/handle/20.500.12235/3

學院概況

理學院設有數學系、物理學系、化學系、生命科學系、地球科學系、資訊工程學系6個系(均含學士、碩士及博士課程),及科學教育研究所、環境教育研究所、光電科技研究所及海洋環境科技就所4個獨立研究所,另設有生物多樣性國際研究生博士學位學程。全學院專任教師約180人,陣容十分堅強,無論師資、學術長現、社會貢獻與影響力均居全國之首。

特色

理學院位在國立臺灣師範大學分部校區內,座落於臺北市公館,佔地約10公頃,是個小而美的校園,內含國際會議廳、圖書館、實驗室、天文臺等完善設施。

理學院創院已逾六十年,在此堅固基礎上,理學院不僅在基礎科學上有豐碩的表現,更在臺灣許多研究中獨占鰲頭,曾孕育出五位中研院院士。近年來,更致力於跨領域研究,並在應用科技上加強與業界合作,院內教師每年均取得多項專利,所開發之商品廣泛應用於醫、藥、化妝品、食品加工業、農業、環保、資訊、教育產業及日常生活中。

在科學教育研究上,臺灣師大理學院之排名更高居世界第一,此外更有獨步全臺的科學教育中心,該中心就中學科學課程、科學教與學等方面從事研究與推廣服務;是全國人力最充足,設備最完善,具有良好服務品質的中心。

在理學院紮實、多元的研究基礎下,學生可依其性向、興趣做出寬廣之選擇,無論對其未來進入學術研究領域、教育界或工業界工作,均是絕佳選擇。

Browse

Search Results

Now showing 1 - 6 of 6
  • Item
    錐果櫟的遺傳-環境-表現型相關性研究
    (2023) 孫沛煒; Sun, Pei-Wei
    環境會顯著地影響樹木的族群歷史 (demographic history) 與遺傳特徵。研究影響族群分佈、遺傳多樣性、局部適應 (local adaptation)、與棲位分化的因子在生物學當中是至關重要的議題。尤其對於在生態系統當中具有重要角色的森林樹木來說,釐清局部適應與氣候變遷衝擊的關聯對於保育及森林管理有關鍵性的功能。在本論文中,我使用錐果櫟 (Quercus longinux) 作為研究物種,以簡化基因組測序 (RAD-Seq) 建構的單核苷酸多態性 (SNPs) 及葉片特徵來探討在異質性棲地間的族群遺傳、棲位分化、和形態變異等議題。依據族群歷史分析的結果,錐果櫟的族群大小變化和基因交流與更新世 (Pleistocene) 的氣候波動有關。由於末次盛冰期 (LGM) 之後氣候變得更加暖活和濕潤,錐果櫟族群在間冰期經歷了族群擴張和更頻繁的基因交流。錐果櫟族群被發現有向北的不對稱基因交流,可能是開花季節時盛行的西南風或冰河歷史使台灣南部族群有較大的族群數量所造成。使用現在的環境因素,地勢 (topology) 造成的阻礙被認為是藉由阻礙種子或花粉的基因交流而引發遺傳分化最重要的因子。高海拔山區被認為是錐果櫟進行基因交流的重要障礙。然而,從適應的角度來看,土壤和氣候相關因子是影響環境相關天擇 (environment-associated selection) 最重要的因子。季節性季風帶來的降水變化和緯度及海拔造成的溫差可能造成局部適應。我也偵測到環境相關天擇的信號和非生物壓力反應(包括乾旱和霜凍)相關功能的基因有關。除遺傳結構外,葉片形態性狀的變異還受土壤和氣候相關因素的影響,而水分可及性的因子是影響葉片個別性狀最重要的環境因素。最後,從未來脆弱性 (future vulnerability) 的預測來看,面對氣候變化,台灣北部的錐果櫟族群可能因大量增的冬季降水而產生適應不良。冬季降水的增加可能會改變物候並且進一步降低基因交流的效率和遺傳多樣性,這些都會對錐果櫟在未來的存續和適應產生有害影響。輔助性基因交流 (assisted gene flow) 將是可能的保育措施之一,但應在具備足夠背景知識的情況下進行,以避免對錐果櫟族群的適應造成意外後果。
  • Item
    以FPGA為基礎之即時車牌定位系統
    (2009) 葉宗儒; Chung-Ju Yeh
    自動車牌辨識系統的研究發展也有數十年的歷史,國內、外皆有相當多的研究人員投入相關研究,也有相當多的研究成果技術產生,但是自動車牌辨識卻在人類的生活中無法普及化,其最大的原因是影像處理需要花費大量計算時間,所以導致車牌定位不夠快速和精確。若車牌辨識系統能夠具備高度的辨識率和可靠性,則可應用在無人監控的交通運輸系統上。本論文提出一個硬體架構之車牌定位系統,來加速其處理速度。 在車牌定位部分,主要是利用車牌上的色彩作為特徵,以偵測國內4種類型的車牌,主要是將非車牌顏色邊線去除,因為被保留下的車牌顏色邊線會較於集中,在利用形態學中的閉合、斷開、擴張,可將車牌邊線連成一塊,同時也將雜訊去除,再利用連通元件標籤法後,配合車牌長寬比和面積大小,可以偵測出車牌在影像中的位置。實驗結果中,利用FPGA來建構硬體,一張彩色影像的車牌定位的時間約6.542ms。
  • Item
    結合PTZ攝影機與光學雷達之CNN虛擬圍籬系統
    (2018) 陳靖允; Chen, Ching-Yun
    本研究開發一套結合PTZ(Pan-Tilt-Zoom)攝影機與光學雷達(Light Detection and Ranging, LiDAR)之CNN(Convolutional Neural Network,卷積神經網路)虛擬圍籬系統。 虛擬圍籬與傳統的隔離方式不同,並不需要真正築起一道實體的牆壁或護欄,而是利用各種電子裝置與軟體程式的結合,建立人眼不可察覺的虛擬防線。虛擬圍籬具有下列優點:(A)低人力介入且警戒可為全天候、大範圍 (B)具機動性與擴充性 (C)不破壞原景觀 (D)即時通報且可延伸後續處理。但實際應用上,虛擬圍籬常因誤報率太高,處理和通報速度太慢等因素,尚未被大眾所接受。 本研究分別從軟硬體兩方面來提升傳統虛擬圍籬偵測與辨識的準確度與速度。在硬體方面的改良是使用LiDAR與PTZ攝影機。LiDAR所發出的紅外線不但可以做為系統的觸發器,而且它不易受天候與光影影響,可以降低誤判,提高系統的精準度與穩定度。此外,LiDAR也將偵測到的侵入物距離資訊傳送給PTZ攝影機以控制鏡頭的變焦縮放,使得拍攝到的影像都有適當的大小,增加後續CNN分類辨識的準確度。 在軟體方面的改良則是使用CNN,利用它強大的特徵學習能力,提升辨識分類的速度與準確率。本研究以不同的訓練模式以及不同的資料集前處理來進行VGG-16與Darknet-19的實驗。就訓練模式而言,使用以ImageNet大量資料訓練所得的pretrained參數,再加上與測試資料前處理類型相近的資料集進行fine-tune,可以得到最佳的成效。就資料集前處理而言,本研究將其大致分為Original(即原本的邊界框影像)、Rescaled(以程式自動將邊界框影像等比縮放置中放入符合CNN輸入尺寸的黑色或灰色底)、Matting(去背景,將背景塗成黑色或灰色)、以及Matting&Rescaled(以程式自動將去背景後的邊界框影像等比縮放置中放入符合CNN輸入尺寸的黑色或灰色底)。實驗顯示,訓練和測試都使用Rescaled版的資料集可以得到最高的mAP,其中VGG-16實驗中,訓練和測試都使用Rescaled-Grey版資料集可得到96.3%的mAP。 對於虛擬圍籬系統而言,因為侵入物件有移動的動態資訊,會造成連續畫面的變化,因此系統可經由移動物件定位法來找出侵入物件及其邊界框,不需像傳統的物件偵測系統是以單張靜態的影像畫面為輸入,必須產生和評比各種可能的物件邊界框,並浪費資源和時間在不必要的背景物件的偵測和辨識上。本研究所採用的移動物件定位法是運用三個連續畫面的連續影像相減法,並且採運作速度極快的bitwise_and函式取相減影像的交集,以得到較精確的移動前景與邊界框。此外,可用經過動態形態學填補空洞後的二值化前景影像為遮罩,與原影像或邊界框影像結合後,達到粗略的去背景(matting)效果。Matting& Rescaled-Grey版資料集在VGG-16也有很高的mAP(95.3%)。 目前本系統設定區分的侵入者類別為三類,分別是「行人」、「動物」和「非人且非動物」。使用者可以視應用場所的需求,對三個類別的侵入者做不同的處理,使後續的應用更有彈性。從整合測試的實驗結果顯示,本研究虛擬圍籬系統整體的偵測準確率mAP達95%以上,而從LiDAR觸發取像至判斷出物件類別的平均處理時間則在0.2sec.以下,是一套準確率高且速度快的實用系統。
  • Item
    蓋斑鬥魚(Macropodus opercularis)形態、行為特徵與賀爾蒙分泌量對生殖成功率之重要性
    (2012) 胡家怡; Chia-Yi Hu
    動物的生殖成功率經常與其形態特徵、行為表現以及賀爾蒙分泌量呈現相關性。雖然有許多研究分別探討生殖成功率與不同性狀間的關係,多種特徵以及雄性與雌性之特徵如何共同影響生殖成功率卻鮮少同時被探究。本研究將雌、雄蓋斑鬥魚Macropodus opercularis進行配對,檢測(1)行為表現與形態特徵與賀爾蒙間的相關性;(2)雌、雄個體的形態、行為特徵以及賀爾蒙對生殖成功率的相對重要性。我以雌、雄魚產卵與否、產卵潛伏期(雌、雄魚開始互動至缸中有卵出現的間隔天數)以及產卵量作為生殖成功率指標;以標準體長、肥滿度、尾鰭長代表形態特徵;以攻擊性(攻擊頻率)及親代照顧表現(泡巢面積)作為行為特徵;並測量睪固酮(T)、睪丸硬甾酮(KT)、雌二醇(E2)與皮質醇(Cort)等四種賀爾蒙來進行探討。結果顯示(1)KT越高且T越低之雌魚的產卵量越高,然而與KT較高且T較低之雄魚配對的雌魚則產卵量較低;(2)T越高的雄魚泡巢面積越小,而與泡巢面積較小的雄魚配對之雌魚會較慢產卵;(3)Cort越高的雌魚配對後會越慢產卵;(4)與肥滿度較高的雄魚配對之雌魚有較低的比例會產卵,而與標準體長越長的雄魚配對之雌魚會產下較少的卵;(5)尾鰭越長的雄魚攻擊性越低,而標準體長越長的雌魚攻擊性越高。由本研究得知,親代照顧表現越高以及T分泌量越高的雄魚生殖成功率越高,而體型越大、KT分泌量越高之雄魚的生殖成功率則越低;此外,KT分泌量越高之雌魚的生殖成功率越高,T與Cort分泌量越高之雌魚的生殖成功率則越低。總結而言,雌、雄蓋斑鬥魚的攻擊性以及親代照顧表現與其形態特徵以及賀爾蒙基礎分泌量呈現相關性,而配對的生殖成功率同時與雌、雄魚的多個特徵有關,其中形態特徵及賀爾蒙與生殖成功率有較緊密的關係;而雄魚的特徵在配對生殖成功率上扮演著較雌魚特徵重要的角色。
  • Item
    金門地區水韭之形態與生態調查研究
    (2004) 郭章儀; Chang-Yi Kuo
    近年於金門國家公園太武山區某處發現水韭群落,其來源不明,本研究運用植物形態學、解剖學、孢粉學等方法,以瞭解金門產水韭的特徵。研究發現金門產水韭的葉長約9至18公分,球莖2-3瓣,染色體數2n = 22,大孢子為散彎紋,250-310 μm;小孢子為刺紋,32-34 μm,與亞洲地區已知之水韭在形態上均不完全相同。另調查其棲地之物化因子,包括棲地地形、水質、光照、溫度等物化環境、共存植物及動物相等特徵,瞭解其與該水韭生長之相關性,結果顯示它的自然棲地範圍很小,且生態環境受氣候影響,經常改變,對水韭生長之不利因子主要為水量不穩定、水質之優養化及土壤有機質含量過多。此外本研究並評估移地保育之策略及可行性,及研擬水韭及其主要生境-溼地生態系之保育,比較移地保育及就地保育之技術、方法及優缺點,相關之研究結果可做為該物種保育及經營管理之參考。
  • Item
    二枚貝之血淋巴球分類與形態觀察
    (國立臺灣師範大學生命科學學系, 2011-06-??) 洪紹文, 張永昌,陳明輝,鄭清福,涂青宇,林育興,林荀龍,劉邦成,張鎮璿,鄒禮澤,王渭賢; Shao-Wen Hun1, Yung-Chung Chang, Ming-Hui Chen, Chin-Fu Cheng, Ching-Yu Tu,Yu-Hsing Lin, Shiun-Long Lin, Pan-Chen Liu, Chen-Hsuan Chang, Li-TseTsou,Way-Shyan Wang
    文蛤 (hard clam, Meretrix lusonia Roding) 和台灣蜆 (freshwater clam, Corbicula flumineaMullar) 皆為本省重要的養殖貝類,養殖過程中常因養殖環境惡化,使得產量極不穩定,造成嚴重的經濟損失。許多因素皆可造成貝類死亡與生長遲緩,其中微生物感染亦包括其中。因此,如何降低死亡與增加產量為當務之急。本實驗目的在於研究兩種二枚貝類 (文蛤與台灣蜆) 血淋巴球之分類與形態觀察。利用percoll 梯度離心並輔以光學與電子顯微鏡觀察,結果顯示文蛤之血淋巴球可分為3 種血球:嗜鹼性顆粒球 (density: 1.055 g/mL)、嗜酸性顆粒球 (density: 1.029 g/mL) 及透明血球 (density: 1.018 g/mL)。於台灣蜆之血淋巴球亦有類似之嗜鹼性顆粒球 (density: 1.067 g/mL)、嗜酸性顆粒球 (density: 1.047 g/mL) 及透明血球 (density: 1.020 g/mL)。這些結果對於貝類血淋巴球之研究,可以此為基礎,並進一步地研究貝類之各類血淋巴球之細胞性免疫的功能與作用,以及進一步地瞭解其非特異性免疫的特性。因此,基於以上對貝類血淋巴球的初步研究,希望對於未來貝類疾病預防及防治上能有所助益。