2018年得獎作品集   

中學組二獎:ISA撞擊頻譜分析儀
獎項:
中學組二獎
作品名稱:
ISA撞擊頻譜分析儀
團隊成員:
施竣皓、施泓丞、黃冠毓、陳俐妍
學校名稱:
雲林縣私立揚子中學
作品說明:
ISA撞擊頻譜分析儀使用音頻作為材質分析的方法,有便利、快速、非破壞性分析等優點,並自製創新的機器學習演算法,讓原本在工程分析上需要考慮的巨量變因數量大大的減少,並能精準的分析出正確的結論。原理主要是透過收集金屬圓板撞擊所產生的聲波,透過 FFT 分析信號,再利用 Journal of Sounds and Vibrations 雜誌中論文的公式計算數據,並自製演算法,配合大量實驗數據訓練電腦,成功的分析與辨識出目前我們所取得的樣品組成成分:銅、鐵、鋁、鎳。本儀器前在某些場合也有能進入市場使用的能力,如透果此程式開發的硬幣辨識應用程式可用在金融業、販賣機、收銀機等等。若是有更多的樣本,甚至是非金屬材質,我們便能透過相似模式對儀器的電腦系統進行建檔與訓練,新增速度十分快速,未來的實用性十分的高。
得獎感言:
「ISA撞擊頻譜分析儀」很榮幸地在這次比賽中獲得評審的青睞。這次的主題來自一個很無心的一句話:「能不能從物體發出的聲音來辨識物體呢?」
在沒有太多資源、沒有更多專業技術的情況下,我們團隊透過到國外公開課平台的課程自學,並且製作測試機台以及分析巨量的測試資料後,成功地解決這一個看似簡單,實際上卻是困難重重的問題。我們對於這一個結果感到十分興奮,同時也感謝一路上支持我們的師長與父母,在他們的鼓勵下,我們才有辦法收起低落的心情,靜下心來克服眼前的種種困難;我們更不忘曾經質疑我們的聲音,如果沒有他們冷言冷語的鞭策,我們不會發展出「類自由態撞擊系統」,更不可能發現機器學習技術能夠應用在這個領域上。
另外,也十分謝謝國家實驗研究院的儀器科技研究中心舉辦i-one這麼有意義的活動,讓我們能獲得更多的專業意見,無論是學理上、技術上甚至是商業上的應用,都讓我們受益無窮。最後,希望我們團隊能夠持續保持著「不同凡想」的精神,向著更多不可能去突破!或許我們是別人眼裡的瘋子,但只有那些相信自己能夠改變世界的人,才能真正的改變世界。
評審評語:
本作品運用了聲音訊處理與辨別發展材質辨識的方法,作品內容偏重實驗設計,在第三代及第四代實驗架構開始具儀器雛型。作品內容亦有許多實驗探討,但尚未見到自動辨識材質之結果。本作品創作人員為高中生,技術內容引用國際期刊所發展方法並使用快速傅利葉轉換等數學方法探討訊號處理,說明中亦提及使用人工智慧於進行材質聲音訊號自動辨識之機器學習。