第十四輪計劃之研究項目摘要

學科領域:生物學及醫學
項目名稱:新一代醫用磁共振成像技術中心
項目統籌員:吳學奎教授(港大)

摘要

磁共振成像(MRI)是現代醫療保健領域最具變革性的醫學創新之一。它具備非侵入性與非電離輻射的特性,能對組織結構與病理變化提供高度靈敏且特異性的分析。MRI 可應用於中風、癌症等疾病的診斷與預後評估、全身各器官損傷與疾病評估,以及可用作介入治療引導。然而,儘管 MRI 具有顯著的臨床價值,其可及性仍受限制,未能充分發揮其醫療潛力,這主要歸因於傳統高場(1.5/3 特斯拉)超導掃描儀在採購、安裝及運作維護方面均涉及高昂成本(通常單機售價高達1500-2000萬港元)。以香港的公營醫療體系為例,病人一般輪候 MRI 檢查的平均時間長達 12 至 18 個月。

本團隊將建立一個研究中心,致力於開發具顛覆性的MRI技術,以推動其在醫療服務中的普及化及廣泛應用。本項卓越學科領域計劃項目匯聚來自香港與全球頂尖的 MRI 物理學、工程學、影像運算、人工智慧及臨床醫學專家,致力研發高度簡化且具智慧化的MRI 技術,旨在打造新一代普及化、以病患為本並由運算驅動的掃描儀,從而徹底改變醫療服務的提供模式。我們的長期目標是透過顛覆性創新實現 MRI 檢查的普及化,並在香港及大灣區培育下一代 MRI 技術的專業人才。本項目將有助確立香港作為大灣區以至亞洲地區醫療科技創新樞紐的地位。


學科領域:工程學
項目名稱:智能製造研究中心
項目統籌員:黃國全教授(理大)

摘要

為實現香港「新型工業化」策略,本卓越學科領域計劃項目匯聚先進製造、物聯網智慧技術與人工智能三大前沿領域的世界級頂尖團隊,成立智能製造研究中心。本中心旨在探索促成智能製造立足工業3.0、突破工業4.0並邁向工業5.0的充分與必要條件。本項目的願景是讓未來的智能工廠能像汽車配以導航系統般智慧運作,通過系統的數字空間與物理空間的實時互操作,確保以最具韌性的方式製造新產品。其目標為使用數字-物理智能技術,將製造流程的時空分切成單元,以大幅降低製造系統的複雜性與不確定性,並以最簡單的算法實現最具韌性的製造決策。本項目包含四項關鍵創新點。第一是數物計算機,提供針對製造業務的「5M」要素(人、機、料、法、測)進行數字孿生構建與運算的軟硬件。第二是將「亂序執行」算法引入數物計算機,以全新方式管理工廠運作;基於數字物理中的可視化與時空可追溯,其内存中的「環視」機制將不確定性與運算複雜度降至最低。第三是領域專用大型模型與面向應用的智能體,先針對選定的製造情境進行開發與訓練,繼而部署至製造資源層級中的端—邊—雲數物計算機。第四是利用生成式AI賦能的數物計算機,將製造單元升級轉化為具身智能微型工廠,並透過路由器與網關互聯,形成元聯網。元聯網能像互聯網處理數據般在製品加工。數字-物理智能技術能重新定義並簡化複雜的製造作業與決策難題,為製造產業帶來高效能與高韌性解決問題的契機。


學科領域:自然科學
項目名稱:香港中子散射中心
項目統籌員:王循理教授(城大)

摘要

縱觀人類歷史,新材料的發現與發展,往往是技術突破的基礎,而材料的性能則受其內在結構與動態所支配。中子散射是一種強大的實驗技術,可在不同的長度與時間尺度上掌握材料的結構與動態。

中子散射技術的發展,始於 1940 年代末期,由柯利弗德・G・舒爾(Clifford G. Shull)與伯特倫・N・布羅克豪斯(Bertram N. Brockhouse)兩位博士領軍推動;他們亦因此於 1994 年獲頒諾貝爾物理學獎。中子能揭示原子位於何處,以及原子在做什麼,也就是材料的結構與動態。與其他實驗方法相比,中子散射具有數項鮮明優勢。首先,中子對大多數材料具有很強的穿透能力,因此,中子散射的結果能代表所研究材料的樣本本體。同樣基於此原因,結合各種樣本環境的實驗亦可輕易實行。這些特性令真實材料能於貼近實際運作(往往為極端)的條件下,進行原位運行研究。第二,中子對輕元素(如氫、氧、鋰及碳)十分敏感。中子對氫的敏感特性已被廣泛用於精確定位氫原子,從而在軟物質及生命科學領域帶來廣泛應用。第三,中子具有自旋與磁矩,使其成為研究磁性的理想探針。第四,熱中子與冷中子的能量範圍與原子運動的相應能量尺度相當,因此,中子散射被用作研究材料中動態過程的獨特工具。這些研究為我們理解材料中的複雜交互作用作出了原創性貢獻,涵蓋從超導體中的磁性到複雜流體與生物系統中的動力學。最後,也同樣重要的是,中子散射具有直接的工業應用價值。其中一個著名例子是對工程構件進行非破壞性的殘餘應力映射,可提供關鍵數據,用於社會中重要設施(例如高速列車或核反應爐)或基礎建設(例如橋樑)的安全性與壽命評估。

本項目的總體目標,是透過成立「香港中子散射中心」(Hong Kong Centre for Neutron Scattering, HKCNS),推動本港在相關前沿領域邁向國際卓越水平。本項目建基在與中國散裂中子源的堅實夥伴關係及緊密合作之上;中國散裂中子源是一所位於東莞、距香港以北約 70 公里的世界級設施。中國散裂中子源的落成使用,令中國與美國、英國及日本並列,成為全球僅有的少數能提供脈衝中子源作研發的國家之一。香港中子散射中心將作為以香港為基地的樞紐,透過以下方式推動香港各界使用中國散裂中子源:(i) 建立具關鍵規模的儀器專業能力與統籌協作研究計劃;(ii) 發展新方法學、儀器設計概念及先進的數據分析能力,以產出具高影響力的研究成果;以及 (iii) 為香港日益增長的用戶群提供系統化的培訓與支援。


學科領域:生物學及醫學
項目名稱:安全, 可持續和合法野生動植物貿易研究中心
項目統籌員: Juha Merilä教授(港大)

摘要

全球生物多樣性、公共衛生及生態系統完整性正面臨嚴重威脅,這些威脅包括不可持續性,缺乏規管,且往往牽涉到犯罪性質的野生動植物貿易。香港作為全球主要的貿易門戶及中轉樞紐,處理並轉口數量龐大的野生動植物產品及活體動物。為應對上述挑戰,新成立的「安全、可持續和合法野生動植物貿易研究中心」(Centre for Safe, Sustainable and Legal Wildlife Trade)致力開創前沿、以科學為基礎的解決方案,以建立一個安全、合法且免受疫病風險影響的貿易生態系統。本項目由項目統籌員 Juha Merilä 教授主導,並以香港大學保育鑑證實驗室(Conservation Forensics Laboratory)為依託。本研究計劃建立一個跨學科聯盟,匯集來自生態學、計算機科學、法律、公共衛生、社會學和非政府組織等領域的世界級專家。項目獲批為期一年期的探索研究撥款,將會在十二個月的執行期內聚焦研究野生動植物貿易的三大策略方向:藉鑑證科學確立合法性、藉先進疾病篩查保障公共衛生,以及確保貿易的長遠可持續發展。透過融合尖端科技與社區參與及政策倡議,本中心旨在將香港打造為生物多樣性管理及安全生物貿易的區域典範與全球領袖。