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加深加廣學習成果報告 - 四位元加法電路

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一、動機 暑假時，我有買一本計算機概論解解讀書的悶，當成課外讀書把整本看過一遍，但我覺得沒有親自實作一次，感覺只是知識而非內化在心裡的東西。因此產生了 經過上個專案基本電子電路課程之後，對電子有了基本的認識，接下來，便是繼續完成製作一臺電腦的目標。電腦的演變是從加法器開始，也就是說，電腦發明的根本原因是計算。因此，學習製作一個可計算數學的電路，可以向我的目標邁向一大步。 二、方法 自己完成一個四位元加法電路。 三、實作歷程 尋找資料 因為紙本計算機概論電子電路只有大略的知識，所以我另外去 Neso Academy 學習一些電路知識。 ▲圖一：Neso Academy(資料來源：自行截圖) 在學習期間，為了知道其知識在電腦結構中在什麼位置，我另外看了一些與電腦相關的影片，Crash Course: Computer Science 與 Sebastian Lague 的 How Computers Work。 ▲圖二：Crash Course: Computer Science(資料來源：自行截圖) ▲圖三：How Computers Work 播放集(資料來源：自行截圖) 前者是計算機概論的簡化版，提供的資訊量跟書比廣度少，深度淺，但利用動畫使知識容易被理解；後者廣度三者最淺，但在ALU部分的知識最深，動畫也最細緻。 在尋找資料的過程，我了解到找資料時，專精於單一個資料來源，不及多個資料來源。單一個資料來源提供的知識可能只是指體的一部份，並且每個資料來源陳述的方式都不太一樣，描述相同的東西，能吸收到的東西都不相同。唯有多個資料來源，才能將育研究的知識點看透。 繪製電路圖與焊接電路 在焊接電路前，我先以Tinkercad的電路模擬，確認電路是否可以運作。 ▲圖四：利用Tinkercad電路進行電路模擬(資料來源：自行拍攝) 模擬成功後，接著繪製電路圖，方便焊接。此電路有些複雜，不好以手繪製，我找到EasyEDA來完成電路繪製。 ▲圖五：EasyEDA網頁畫面(資料來源：自行截圖) 有了電路圖後，就可以親手用萬用電路板焊電路了。我本來預計將圖中直向的電路用萬用電路板金屬面用裸單心線連接，而橫向的線路以上方跳線連接。因為直向皆為會分支的主幹，橫向只是從一個點連接到另一個點。 ▲圖六：四位元加法電路電路圖(資料來源：自行截圖) 然而，中間發生了一個小插曲，我將IC的位置焊錯...
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來做人生第一個遊戲吧 Unity No/Aiming 高二上學期自主學習作品

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動機   國小國中，我沉迷於電腦遊戲，時常被爸媽抓到，痛打一頓，電腦因此被沒收。為了能碰到電腦，我學習程式設計，立志要做一個遊戲，這樣我就可以明目張膽的在父母面前打遊戲。 目的 做一個可以遊玩，可以帶給他人體驗的 Unity 遊戲 製作歷程 Github 「 在兩個禮拜就是成果發表會了。 ｣ 我跟我自己說。 「 這可是你五年的夢想，不要搞砸。 ｣ 高二上學期末，我連夜趕工，希望可以將遊戲裡所有的錯誤與瑕疵去除。這時，不幸的事情發生了。為了能隨時隨地製作，我將 Unity 編輯器與遊戲專案存在一個 USB 裡，這樣我就即使在學校，也可以插入 USB ，製作遊戲。但在我一次趕工時，不知怎麼回事， USB 居然燒掉了。我試著使用資料救援軟體，但都失敗了。當時我非常的沮喪，三個月的努力化為泡影。不知睡覺時，我哭了多少回。但我爸爸激勵我說：｢傷心是不能解決問題的，成果發表是不會消失的，現在你要做的，是 測定計畫，解決問題 。｣這句點醒了我。專案消失了怎麼辦，重新做一個啊。當天晚上，我開啟電腦，重新製作遊戲。重新製作不但更快速，也更純熟，品質也更好，許多不好的程式片段與架構也修得更完美。當然，我記取製作時的教訓，不在只存在 USB 裡，而 GitHub 裡。藉此機會，我學習了 Git 的使用方式，與程式版本管理。雖然不是精熟，但也學到不少經驗。 遊戲市場 為了製作遊戲，我翻閱無數篇文章，學習元件導向程式設計，在此同時，我看到許多現在工作的遊戲工程師，紀錄自己工作歷程的文章，也對此職業有著更進一步的認識。也發掘到我對遊戲製作沒有太大的興趣。遊戲製作就像是畫一幅畫，寫一篇小說，拍一部影片。這些職業，都是以某種特定形式，向人們傳遞內心實質的想法。 我製作遊戲的目的只是圓小時候的夢而已，並非想當成終身職業 。 合作 美術並非我的專長，為了使我的遊戲能看，我聯繫國中同學，希望他可以為我設計圖像。當時我認為我只需要描述一下遊戲內容，與心目中想要的成果，就可以拿到我想要的圖像，放入我的遊戲中。結果當我拿到出版的圖像時，跟我心中想的有點懸殊。我和他溝通了數次，沒有達到共識，對方一度想隨便應付了事，結果那張隨意畫出的圖正符合我意。看來 溝通合作的技巧，我還有許多不足之處 。 專案實體 https://dctime-mc.itch.i...
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高中二年級下學期自主學習作品[經典遊戲破解 - 適者生存解俄羅斯方塊]

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經典遊戲破解 - 適者生存解俄羅斯方塊 作者：朱沿道 高二下自主學習作品 動機 用 Unity 做完一個遊戲，雖然感到很驕傲，但頓時失去了目標。國中二年級時，為了發洩被家長限制遊戲時間的不悅，決定奮發圖強。既然我不能玩別人的遊戲，那我自己做出來的遊戲你就拿我沒辦法了吧。因為這個原因，我學習程式設計，到了現在。 那時的我認為這個目標我會花一段時間才能完成，但沒想到在高二上就完成了。我了解到我需要一個更遠大的目標，來提供我學習程式的動力。這時突然爆發 COVID-19 ，許多人的性命在短短的一年被取走了。現在科技這麼進步，為何還是阻止不了傳染病的擴散？在反思的過程，發覺到活著的意義：相較於做遊戲，努力地迎合玩家，無止盡的跟隨大眾喜好，不如 提升人們生活品質，藉由科技改變環境 ，即使離開了人世，我的努力還是會繼續留在人世，成為未來人的階梯。數學已發展了許多世紀，幫助人們在研究領域度過重重困難。電腦是一個強大的數學工具，突破了人們對於計算的想像，將會是人類進步的另一利器。因此，我希望可以學習大數據與機器學習，將來可以充分地利用此工具，回饋給人們的生活。 人生的志向已經立定了，還是得要有一個短期目標朝向志向前進。這時，我回想起一年級下學期在社團製作的專案。那時的我對破解遊戲感到興趣，並且立刻數學課所學之期望值應用在此，還參加了小論文競賽，並且獲得了佳作。竟然此舉動受到了不錯的成效，那此時為何不要破解一個關於機器學習的遊戲？ 目標 完成一個可以自動遊玩線上俄羅斯方塊的程式。 專案說明 什麼是俄羅斯方塊 俄羅斯方塊是一個益智型電腦遊戲，每一刻都會有俄羅斯方塊從版面上方掉落，可藉由鍵盤控制俄羅斯方塊左右移動與旋轉，當一列被塞滿俄羅斯方塊時，該列會消失，上面所有列向下移一格，目標為不讓堆積的俄羅斯方塊超過最上面的界線，當俄羅斯方塊超過上面界線時，遊戲結束。 確定輸入 在此使用 IPO 模型，先了解輸入的資料，接著確定輸出的格式，最後再根據輸入與輸出思考處理資料的方法。在此主要有三個欲知的資料，一是現在版面的狀況，接著是正在落下的俄羅斯方塊種類，下一個落下的俄羅斯方塊也是重要的資料。 首先，因為是線上俄羅斯方塊，唯一偵測這些資料的方法就是讀取螢幕某特定位置的顏色。至於這種方法需要先知道偵測的位置，非常麻煩，因此盡量能避免就避免。現在版面的狀況可...
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紙蜻蜓的受風面積與紙蜻蜓落地時間的關係 #2 [可視化使用VPython]

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作品的網址在這裡:( https://www.glowscript.org/#/user/DCtime/folder/MyPrograms/program/MyFirstVPython )  一開始，我是使用 Python + Matplotlib 畫出有空氣阻力落體的x-t圖和v-t圖。( Python + Matplotlib 設計流程請看 https://dctimelearninghowtocode.blogspot.com/2021/01/python-matplotlib.html )老師看完我的專案後，提議可以使用VPython將得到的數據用3D模型"直接看到"東西在移動，不只以圖表呈現。因此我就開始製作這個專案。 一、學習VPython 學習國英數，課本、習作、講義、學校授課配合政策很輕易的成為我們學生的學習資源，但學校沒有自動提供VPython的學習資源，因此學習VPython的第一步，就是尋找可使用的學習資源。老師在推薦VPython，有提到可以去Google搜尋 "VPython石明豐教授" 關鍵字。沿著這個線索，找到了一個NTU做的網站( https://tcjd71.wixsite.com/vpython )，裡面有許多教學文章提供下載。再搭配一些Youtube的資源，和先前學的一些Python的知識，不到一天就把我需要的知識全部學完了。 VPython是一個數據可視化的一個工具，簡單來說，就是一個3D動畫製作工具，而非一個物理模擬工具。VPython只提供圖形渲染的工具，移動只能透過直接設定位置的方式，而不是製造環境去使物件動起來。 二、製作物理動畫 正式使用VPython前，要先設定VPython的開發環境。我試著用終端機下載VPython，但她總是跳出一些奇怪的錯誤訊息，可能是因為我的設備太老舊，導致有不相容的問題。為了解決這個問題，我將錯誤碼貼上Google，希望可以找到解決方法。就在此時，我找到了GlowScript，一個可在線上開發的VPython編輯器。雖然沒有像Pycharm那麼好用，但至少解決環境的問題。 (圖一：GlowScript 主頁面, 資料來源：螢幕截圖) 接下來，就是產生出物體有空氣阻力之落體之相關數據(速度與位移)。在上一篇的文章，我們已經完成這個步驟，Ctrl+C ...
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