2021/22年度協作研究金 - 合作研究
項目編號：C1002-21GF
項目名稱：規模儲能適用的具有高能量密度和極高安全性的水系鋅電池
項目統籌者：支春義教授
院校名稱：香港城市大學
項目摘要
在鋰離子電池應用迅速擴大的同時，LIBs引發的事故也越來越多。其中一些會導致災難性的後果，尤其是在一些大型儲能系統中。對電池應用場景的詳細分析表明，手機、電動汽車等移動設備需要高能量密度來保證每次充電的使用時間。除此之外，還有很多其他應用場景更注重安全而不是能量密度，例如大型儲能系統、應急家庭和社區供電系統、智慧城市設施用電系統等。
鋰離子電池是一種高能量密度系統，但不是本質安全的。研究人員為提高其安全性能付出了巨大的努力。事實上，我們還有另一種選擇，就是從本質安全系統做起，提高其儲能的能力。水系電解質鋅電池 使用水溶液作為電解質和穩定的鋅金屬陽極。該系統本質上是安全的，在能量密度提升上也展示了很好的前景。我們的項目旨在開發具有高性能的水系鋅電池，並用它們來構建具有終極安全性的大型儲能系統。專案成果將有利於能源的安全使用，促進現代社會的可持續發展。
項目編號：C1013-21GF
項目名稱：深度神經網絡的理論研究與應用
項目統籌者：陳漢夫教授
院校名稱：香港城市大學
項目摘要
深度神經網絡（DNN）提供了各種超高效算法來處理涉及大量數據的科學技術領域，涵蓋了圖像和視頻分析、生物信息學、金融等。然而，尋找值得信賴的DNN算法是當今AI（人工智能）面臨的最重要的挑戰之一。當前，我們急需嚴格的數學理論來刻畫DNN的函數逼近性質、建模性能和泛化能力，以了解它們如何以及為什麼可以有效地處理大規模複雜任務。在這個提案中，我們計劃（i）從多種角度建立DNN的數學理論，並分析其相應的深度學習算法，以及（ii）應用所發展的理論來設計更優質的網絡和算法來解決圖像、視頻和自然語言任務。成功發掘相應的理論和演算法將有利於眾多的學科和技術領域並將推動機器學習、影像處理和優化理論的發展。
項目編號：C1017-21GF
項目名稱：先進核應用自愈合高熵合金的設計
項目統籌者：開執中教授
院校名稱：香港城市大學
項目摘要
隨著全球能源危機和環境污染的日益加劇，我們迫切需要加速設計先進的第四代（G-IV）核反應堆。然而，先進的G-IV反應堆的高輻照損傷等特征將大大加速材料降解，並導致其過早的失效和退役。為了突破這一棘手的難題，在本項目中，我們計劃開發新型耐輻照自愈合高熵合金（HEA），該類合金主要是藉助於緻密的納米顆粒進行強化。更為具體地說，將可控地引入高密度的共格L12型納米顆粒。由於該L12納米顆粒具有超高熱穩定性，及其強烈的沉澱析出強化效應，該類新型HEA有望同時具備優異的微觀結構穩定性、機械性能和獨特的“自愈合行為”，並再高溫下展現出非凡的抗輻照能力。該項目的成功實施將促進人們進一步深入了解自修復金屬合金，並將為設計新一代核反應堆的新型耐輻照結構材料提供全新的機會。
項目編號：C1020-21GF
項目名稱：複雜合金在極端條件下的競爭變形機制
項目統籌者：王循理教授
院校名稱：香港城市大學
項目摘要
尋找能夠承受極端溫度的材料已成為當今社會的一個巨大挑戰。然而，傳統材料難以滿足上述挑戰性的要求。因此，新材料的設計在成分選擇及微結構調控方面越來越強調複雜性。
本項目基於申請團隊前期在合成與表徵高熵合金等方面取得的成功。通過計算模擬輔助合金設計，旨在開發能夠在極高以及極低溫度下兼具高強度和大延展性的新型高熵合金。原位中子衍射是一種表徵材料變形行為的強大技術。本項目擬利用原位中子衍射技術並結合透射電子顯微和三維原子探針分析，揭示不同變形機制之間的競爭及相互作用。此外，也將利用分子動力學模擬方法解釋相關實驗結果並明確有助於改善合金力學性能的關鍵物理參量。本項目所提出的方法，即通過成分設計、創新表徵和計算機模擬的協作，能夠極大地促進新型高性能材料的發展。
項目編號：C1043-21GF
項目名稱：應用自主合成的胆囊收缩素B受體激動劑缓解模式動物的順行性遗忘症
項目統籌者：賀菊方教授
院校名稱：香港城市大學
項目摘要
阿爾茨海默病（AD）是一種癡呆症，也是老年人中普遍存在的精神障礙。順行性遺忘症是癡呆症的一個主要癥狀，表現為患者無法形成新的記憶。內嗅皮層（Ent）是AD患者中最早發生萎縮的部位，表明Ent與癡呆症的發展密切相關。我們最近的研究表明，Ent通過釋放膽囊收縮素（CCK）到新皮層中參與其關聯記憶的編碼。CCK充當記憶形成的分子開關。此外，CCK敲除（CCK-/-）小鼠也表現出如順行性遺忘症一般的學習和記憶缺陷。我們通過系統施用CCK-4（CCKB受體（CCKBR）的天然激動劑）成功地挽救了這些缺陷。因此，CCK-4是治療順行性遺忘症的潛在候選藥物。然而，短暫的半衰期使其無法成藥。我們的目標是合成新的CCKBR激動劑來緩解動物模型中的順行性遺忘症，我們有信心做出對順行性遺忘症具有良好治療效果的化合物。
項目編號：C1052-21GF
項目名稱：研發應用於機器人關節無電纜的新型集成化無線傳能電機系統
項目統籌者：劉春華博士
院校名稱：香港城市大學
項目摘要
近年來，機器人在工業應用領域引起了廣泛的關注，特別是工業機器人和協作機器人在大規模無人生產領域的應用。通常，電機驅動裝置通過電纜連線並安裝在機械臂之間。這就不可避免地給機器人關節模組帶來諸多問題和麻煩，包括關節的定期維護、低自由度和不靈活的佈置。如何巧妙地移除機器人關節執行機構的導電線和信號線，從而有效地提高系統的自由度和可靠性，並最終實現高靈活性運行，將成為一個革命性和具有高度影響力的研究課題。該項目旨在研發應一種應用于機器人關節無電纜的新型集成化無線傳能電機系統，其核心是通過將無線電能傳輸巧妙地融入同步電機設計中。因此，通過創新性地設計系統結構和電能流動方式，該新型電機驅動裝置能夠在移除機器人關節執行機構的導電線和信號線條件下，滿足多關節機器人系統的運行要求。項目的成功將為機器人執行機構帶來變革性的創新，並以無電纜的方式可極大地改變機器人關節的運行模式。此外，該項目可為香港本地、大灣區、甚至世界範圍的學術界、工業界和教育界提供長期的正面意義和影響。
項目編號：C2004-21GF
項目名稱：基於區塊鏈和可信計算的用戶可控的數據共享及分析
項目統籌者：徐建良教授
院校名稱：香港浸會大學
項目摘要
近年來，個人數據的可用性不斷提高。與相關利益相關者共享此類數據是釋放其價值的先決條件。為了實現安全的數據共享，大多數現有系統都使用集中式解決方案進行存儲管理和訪問控制。然而，集中式解決方案有兩個主要問題。首先，隨著數據價值的提升和網絡安全威脅的增加，集中式解決方案無法消除用戶的安全和私隱顧慮。其次，由於私隱法規，例如香港的PDPO、美國的HIPAA和歐洲的 GDPR，集中的敏感數據通常無法被進一步分享，從而限制了它們的應用並造成數據孤島。
為了解決這些問題，本項目旨在探索新興的區塊鏈和可信計算技術，以實現用戶可控的安全數據共享、搜索和分析。其核心思想是把對個人數據的控制權交還給數據所有者，而無需依賴任何受信任的第三方。為了實現這一思想，有幾個關鍵要求和挑戰：（1）如何在區塊鏈上安全地共享數據，同時支持可審計的訪問和私隱控制；（2）如何通過區塊鏈訪問控制支持對機密數據的高級搜索功能；（3）如何為私隱保護數據分析設計基於區塊鏈的激勵機制。為了應對這些挑戰，我們的研究目標包括：（1）提出鏈上/鏈下混合存儲模型，並開發基於區塊鏈的訪問控制和私隱控制機制，以實現安全的數據共享； （2）為區塊鏈中授權的各類查詢開發安全索引和搜索算法；（3）為安全數據分析設計基於區塊鏈的交易平台和私隱增強技術；（4）開發可信計算和智能合約技術來管理訪問權限、記錄數據訪問和激勵數據共享。
項目編號：C2011-21GF
項目名稱：基於質譜的代謝組學研究帕金森氏病的生物標誌物
項目統籌者：蔡宗葦教授
院校名稱：香港浸會大學
項目摘要
帕金森病是最常見的神經退行性疾病之一，目前仍沒有可以緩解及治療該疾病的特效藥物。因此，鑒定帕金森病生物標誌物及識別潛在的治療靶點具有重大的社會和科研價值。人體中的代謝物是基因和蛋白轉錄及修飾後的最終產物，對新陳代謝和生命健康起到至關重要的作用。代謝組學是利用先進的分析儀器鑒定並評價代謝物擾動的技術，近年來在多種疾病的診斷、鑒定新型治療靶點等領域得到了廣泛的應用。本項目擬採用基於質譜平臺的代謝組學技術，探究帕金森病患者血漿和腦脊液中的代謝紊亂並對其相關生物標誌物進行鑒定及評價。我們期望找到和帕金森病顯著相關的代謝產物，並結合數學模型建立可以反映帕金森病臨床嚴重程度的診斷新生物標記物。此外，我們擬從蛋白質/酶水準對帕金森病相關的代謝產物進行驗證，期望建立帕金森病及病人的特徵代謝圖譜，為深入闡述帕金森病的發病機理、識別新的治療靶點和治療手段提供資料及理論支援。
項目編號：C4024-21GF
項目名稱：通過預測-訂制治療方案來改善以漢語為母語的自閉症譜系障礙學齡前兒童的社交溝通
項目統籌者：黃俊文教授
院校名稱：香港中文大學
項目摘要
大量研究證據表明，由家長實施的溝通治療可有效降低學齡前自閉症兒童社交溝通障礙的嚴重程度。儘管有高質量的研究證據，但將研究轉化為臨床實踐仍有很大挑戰性，特別是對於來自低收入家庭的兒童，這可能有兩個原因。首先，儘管研究數據證明了治療在群體水平上的有效性，但個體水平上療效的差異很大，這很可能是由於兒童及父母的獨特因素導致了不同兒童的療效不同。其次，由於治療採用一對一的干預形式，療效最好的干預方式的成本仍然很高。本項目有兩個主要目標，分別是降低治療成本和在個體水平上提高兒童的治療效果。我們將首先開發兩種治療方案，分別是一對一形式的個體療法和小組形式的團體療法（最多8個家庭一起學習）；這兩種療法都是由言語治療師指導並通過家長來實施的治療。個體療法至少比團體療法貴4倍。然後，我們將評估父母及孩子的行為和神經特徵的不同組合是否決定了哪種形式的干預方式可能在個體兒童水平更為有效。很可能並非所有家庭都需要成本更高的個體療法。我們將採用機器學習算法和交叉驗證程序去構建治療反應的預測模型，這將增加模型應用到新患者的可能性。憑藉我們團隊對自閉症譜係障礙基礎機制的研究、對多模態神經成像數據的分析經驗、對自閉症兒童的隨機對照試驗，以及對學習漢語的兒童在語言神經科學上的研究發現，我們這個由臨床醫生和科學家所組成的跨學科團隊在開展這個研究上將會有獨特的優勢。如果成功的話，該研究將成為實現精準醫療願景的先例之一，能夠為患有發育障礙的患者和家庭提供指導，不僅僅關於是否接受治療，更關於在多種選擇的情況下接受哪種治療方案。這種通過預測-訂制治療的方法很可能會革新臨床治療的實踐方式，並最終降低總體治療成本，並提高對自閉症譜系障礙兒童干預的有效性。
項目編號：C4032-21GF
項目名稱：剖析針對神經肌肉接頭退化和肌脂肪變性的組合療法對抗少肌症的治療機制
項目統籌者：張穎愷博士
院校名稱：香港中文大學
項目摘要
少肌症是一種與年齡相關的肌肉疾病，其特徵是骨骼肌質量和力量的流失，導致平衡能力差，並可能導致脆性骨折。其在香港的患病率範圍為5.3-12.3%，但在脆性骨折患者中的患病率上升到驚人的70%。少肌症的原因是多因素的，其中活動減少、脂肪浸潤（或肌脂肪變性）和神經肌肉接頭退化是一些潛在因素。目前的臨床建議是體育鍛煉和補充蛋白質，但依從性不理想。本研究旨在調查少肌症患者的肌脂肪變性和神經肌肉接頭退化問題，並探討新的聯合干預（振動治療 + 口服補充β-羥基β-甲基丁酸或HMB，一種亮氨酸代謝物）對治療少肌症的機制。我們的最終目標是了解少肌症的發病機制，並找出一個好的解決方案來延緩少肌症的進展，降低其患病率，提高少肌症患者的生活質量。
項目編號：C4034-21GF
項目名稱：針對阿爾茲海默症的小樣本學習技術：從數字生物標記物到個性化介入治療
項目統籌者：邢國良教授
院校名稱：香港中文大學
項目摘要
由於人口老齡化，阿爾茨海默病已成為日益嚴重的全球健康問題。由於目前還沒有針對阿爾茨海默病的治癒手段，早期識別患阿爾茨海默病的風險並及時干預至關重要。該項目將利用人工智能和傳感器來識別稱為數字生物標誌物的自然家庭環境中病人的生理、行為和生活方式特徵，並將其應用於早期阿爾茨海默病檢測和個性化干預治療。
具體來說，該項目旨在開發一種全新的可識別多種阿爾茨海默病數字生物標誌物的分佈式保護隱私的小樣本學習框架，一種利用不同傳感器數據融合的對比機器學習方法，一種可生成個性化護理計劃的生成對抗網絡，以及一種可解釋的深度學習框架，可為專業人士和護理人員提供可解釋且值得信賴的阿爾茨海默病干預指南。我們將進行臨床試驗以驗證提出的技術。通過與全球工業/學術夥伴合作，我們的團隊旨在建立一個世界級的阿爾茨海默病人工智能研究中心，以推進阿爾茨海默病研究和治療的水平。
項目編號：C4044-21GF
項目名稱：應用多模式方向確定前驅期α-突觸核蛋白病的新型神經變性氐生物學標誌物及病因機制: 一項基於家庭的隊列研究
項目統籌者：榮潤國教授
院校名稱：香港中文大學
項目摘要
特發性快速眼動睡眠行為障礙（iRBD）是一種新型且獨特的異態睡眠。患者會因夢境扮演行為而出現頻繁的睡眠相關的動作和損傷。iRBD的意義不僅在於引起睡眠障礙本身，而且意味著患者處於包括柏金遜病（PD）在內的α-突觸核蛋白病神經退行性病變的早期階段。此外，我們的家族研究數據顯示，iRBD 患者的未患病的直系親屬已經處於更早的α-突觸核蛋白病變階段，表現出一系列的RBD特徴和神經退行性病變相關的生物學標誌物。通過對健康對照、iRBD患者的高危親屬、iRBD患者和由iRBD轉化而來的PD患者進行研究，本項目包括了早期α-突觸核蛋白病的連續譜，這將有利於研究iRBD的病因學風險因素、疾病表型、與疾病進展相關的新型生物標誌物、以及從iRBD到PD的疾病進展相關的病理生理學機制。在此項目中，我們會對生物標誌物實施多模態測量，包括臨床評估、數字監測、腸道微生物和宿主免疫反應，以及血漿蛋白質組學分析，這些測量有望有效地捕捉到iRBD表型特徵並描繪出這些標誌物在疾病連續譜中的動態變化。另外，包括機器學習在內的先進分析方法有望識別不同的表型並預測疾病進展。該項目的研究成果將增強當前對α-突觸核蛋白病病理生理學的科學性理解，並將對衛生系統產生若干影響，包括篩查和識別高危個體、監測疾病進展，並為未來的針對α-突觸核蛋白病變早期階段的神經保護試驗提供證據。
項目編號：C4062-21GF
項目名稱：復發性早期流產：遺傳學病因，診斷與干預
項目統籌者：蔡光偉教授
院校名稱：香港中文大學
項目摘要
復發性流產是一個全球性的健康問題，影響著全球範圍內數百萬對夫婦。儘管部分復發性流產的非遺傳學病因已經明確，但其遺傳性病因的作用仍未闡明。理解和闡明這些潛在的遺傳學病因可為複發性流產患者提供有效的治療方案，如通過相應的輔助生殖技術增加成功懷孕的可能性。
在此，我們致力於使用自主研發的低覆蓋度高通量全基因組測序技術針對復發性流產夫婦及流產組織，檢測可能導致復發性早期流產的各類遺傳學變異（例如非整倍體、拷貝數變異、平衡性染色體異常和單核苷酸變異）。此外，我們還將採用第三代測序技術進一步優化和改進現有變異檢測的生物信息學算法，並通過前瞻性研究進行可靠性驗證。同時，對於確診遺傳學病因的夫婦，我們證明通過體外受精和胚胎植入前遺傳學檢測的方法，可有效提高妊娠率並降低再次流產的比例。我們將證明，通過我們的方法對複發性早期流產進行遺傳學病因的診斷，可以實現對患者的個性化臨床干預，如選擇不含遺傳學變異的胚胎進行植入。
我們深信，該項合作研究的成果將會增加進一步揭示複發性流產的遺傳學致病機制，並改善針對復發性早期流產群體的臨床治療決策
項目編號：C5044-21GF
項目名稱：具有仿生三重週期最小曲面結構的三維骨組織工程支架的構建及研究
項目統籌者：趙昕博士
院校名稱：香港理工大學
項目摘要
骨支架的表面拓撲結構對細胞行為、功能以及骨組織再生有顯著地調控作用。雙曲面結構具有較大的表面積、曲面連續以及促進能量耗散等多種優點，因此，很多物種在漫長地進化過程中均出現了雙曲面結構。例如，珊瑚表面有利於礦化的雙曲面結構，樹葉通過雙曲面結構加強光合作用以及哺乳動物骨小梁有雙曲面結構以維持優異的力學性能。為了重現雙曲面的獨特結構特徵，我們擬製備具有不同高斯曲率的仿生三重週期最小表面（TPMS）支架，以模擬天然骨小梁的表面雙曲面微觀拓撲結構。TPMS是一種三維對稱的晶體結構，具有出色的比表面積、孔隙結構和內部連通性，可有效地促進間充質幹細胞（MSC）的粘附/遷移/成骨分化以及新生血管長入，並通過啟動多種細胞信號通路實現成骨–成血管耦合。我們將通過數字光處理技術（DLP）3D打印β-磷酸三鈣（β-TCP）陶瓷材料，製備具有TPMS結構的超高精度3D骨支架，同時將在打印原料中添加各種金屬離子以促進骨礦化，以及覆蓋生物活性氣體一氧化氮產氣塗層加速血管再生。該支架具备以下优点：（1）具有出色的比表面積、孔隙結構和內部連通性，为细胞黏附、迁移、分化以及血管长入提供良好微环境；（2）具有平滑的曲面结构以消除应力集中，避免了应力遮挡，同时保持了支架的高机械强度；（3）能通过协同的机械刺激和蛋白质/受体激活细胞信号通路调节内源性干细胞的成骨分化/血管生成；（4）具有可代谢化学成分，不添加任何外源性药物和生长因子；（5）合适的曲率以促进细胞外基质的矿化进而增强骨組織再生；（6）超大的表面积以增加生物活性分子的表面功能化。
本課題中，TPMS支架未引入細胞/生長因子，使得它較傳統的骨移植物更安全，有利於進一步臨床應用轉化。TPMS支架的成功製備與應用，不僅將有助於飽受骨疾患者的康復，也將引發再生生物材料概念的革命性演變，即僅通過物理刺激來調控細胞行為/功能和組織再生，無須額外地添加外源性生長因子、藥物或細胞因子。長遠而言，本项目的實施與商業化將鞏固大灣區科創產業的優勢，並緩解周邊地區因人口老齡化帶來的骨疾患者增加等相關社會問題。
項目編號：C5062-21GF
項目名稱：氣候變化下香港植被碳固存的現況與趨勢研究
項目統籌者：黄文聲教授
院校名稱：香港理工大學
項目摘要
自二十世紀中開始，人為活動所產生的溫室氣體排放是造成氣候變化的最重要驅動因素。為應對全球氣候變化，聯合國和國際社會把碳中和定為最迫切的目標。香港政府已將「零碳排放」列為最新版本《香港氣候行動藍圖2050》的主要願景。該計劃的目標是在2035年之前將香港的碳排放量對比2005 年水平減少50%，並在2050年前達至碳中和。
簡而言之，碳中和就是實現平衡碳排放和碳固存。目前，大多數措施都針對於減少人為活動中的碳排放，但碳固存也值得關注。植被在碳固存中有主導作用，它可以通過光合作用儲存碳。植物碳存量也是城市氣候適應力的一個關鍵指標。在當今氣候變化的世界中，溫度上升和不斷變化的降雨模式等極端天氣將影響植被生產力和碳吸收。因此，評估香港植被在氣候變化下現時和未來的碳固存表現尤其重要。
我們如何能客觀地估計和評估碳固存的表現？衛星遙感技術已證明其碳固存評估的能力。這個研究涵蓋五個範疇，包括數據收集、數學建模、結果分析和政策建議。這將有助於我們達成項目目標去估算香港植被碳固存在不同氣候變化情境下的現況與趨勢。我們將建立一個全面的技術框架來估算植被生物量和碳固存。該框架不但適用於香港，更適用於大灣區及其他地區。
項目編號：C6012-21GF
項目名稱：新一代優勢手性催化劑的開發及其在不對稱合成中的應用
項目統籌者：孫建偉教授
院校名稱：香港科技大學
項目摘要
手性是自然界中一種常見的現象，它描述了一類無法與其鏡像重疊的物體（包括分子）。許多生物分子，例如DNA、蛋白質和碳水化合物，都是手性的。因此，手性生物環境與手性分子的兩個鏡像（即“對映異構體”）相互作用不同。這意味著藥物分子的兩種對映異構體通常具有不同的生物活性。在這種情況下，手性藥物的生產過程一般需要選擇性合成其中一種單一的對映異構體，以最大限度地提高藥物功效並減少副作用。目前，手性藥物約佔小分子藥物市場的三分之二。因此，開發用於獲得單一對映體的新合成工具是一項具有重要意義的工作。
不對稱催化為滿足上述需求提供了一種實用的解決方案。它使用少量的手性催化劑作為“種子”來誘導產品的手性。因此，催化劑性能是該過程中的關鍵考慮因素。然而，設計具有廣泛應用價值的（優勢的）手性催化劑是一項非常具有挑戰性的任務。本項目將發展一類新及具有此類特性的優勢手性催化劑，它們不僅易於獲得，而且有望具有良好的催化性能。這些新催化劑將用於催化合成包括藥物中間體在內的一系列有用的手性分子。它們將有望在學術界和工業界得到更加長遠的應用。
項目編號：C6032-21GF
項目名稱：需求不確定性和氣候變化下大灣區可持續水資源開發的穩健基礎設施規劃
項目統籌者：陸萌茜教授
院校名稱：香港科技大學
項目摘要
未來幾十年，大灣區（GBA）將迎來高速發展。為確保發展過程中水資源利用的可持續、便捷、低成本，我們需要在保護生態系統的同時，增加供水投資。在供應方面，我們可以通過提高區域連接性或擴展存儲量來優化系統的效率和可靠性。為確保該地區GDP的穩步增長，這無疑需要大量投資；在需求方面，我們可以通過實施基於經濟效率的定期水權分配、激勵性水權交易方案、及研發節水技術並加大對配置故障預警技術的投入等形式對系統進行改良。
我們的提案旨在通過量化基礎設施投資和需求管理的收益來使決策者受益。基於項目成本數據的難獲得性和量化收益的可操作性，我們重點關注收益而非成本。為此，我們開發出包含了供需節點及其連接性和現有存儲容量的大灣區供水網絡—基礎設施成本不可知模型。為提高模型的實用性，我們將利用水文氣象模型和社會經濟模型以及對短缺和溢出成本率的估計，模擬不同的用水供需情景。該模型基於多場景耦合下的原始–對偶算法，將流量的分配與交付作為決策變量，可用於分辨各節點的需求在時間上的緊迫性及在程度上的嚴重性，為決策者規劃未來大灣區的水資源基礎設施投資提供可靠準確的依據。同時，該模型亦可提示何時何地何種供需方案，將有效緩解供需不平衡問題。此外，該模型還可用於評估特定項目的收益，例如東西江水源的雙向聯通項目。該模型的另一個用途是量化風險，例如度量2008年後在金融領域流行被廣泛推薦的「風險價值」。綜上所述，基於緊密的團隊合作及與政府相關部門的協作，我們的項目將模擬大灣區未來的水資源供需情景並評估其潛在收益。
項目編號：C6034-21GF
項目名稱：調控內在機制和神經元活動以促進神經軸突再生介導的功能恢復
項目統籌者：劉凱教授
院校名稱：香港科技大學
項目摘要
腦或脊髓損傷等神經損傷會導致持續性神經功能喪失。神經功能恢復有限的主要原因之一是缺乏成功的神經軸突再生和重新連接。我們旨在使用新建立的顱內視束損傷模型來研究功能性的神經軸突重新連接。通過一種新的組合策略來提高視網膜神經節細胞的內在生長能力，我們將驅動視神經節細胞軸突再生穿過視束損傷區，重新支配腦內神經元，並恢復瞳孔對光反射。我們的目標是增強功能恢復，並研究軸突再生和功能性的神經軸突重連接的細胞以及分子機制。該項目的成功完成將建立在腦內損傷後重建腦迴路的策略，並幫助我們了解介導中樞神經系統損傷後功能重新連接的基本機制。
項目編號：C7004-21GF
項目名稱：基於先進地形建模與創新光譜技術的火星古老湖泊盆地特征研究
項目統籌者：Dr. Joseph Ryan Michalski
院校名稱：香港大學
項目摘要
現在的火星是一個非常乾旱、冰冷的沙漠星球，但是在遙遠的過去，火星的氣候溫暖適宜於湖泊的形成。遙感探測發現火星表面有一百多個乾涸的湖泊盆地。這些古湖泊遺跡暗示古老火星存在溫暖濕潤的宜居環境。30至40億年前的火星到底有多溫暖？大氣層由什麼組成？有多少液態水？液態水持續存在了多長時間？早期火星的環境條件是否有利於微生物生命的起源？地球上的湖泊沉積物不僅詳實地記錄了古氣候的變化，而且湖泊環境所具有的營養物質和能量來源還可以維持巨大的生物量和複雜的微生物生態系統。由於火星上的湖泊沉積物是研究古氣候和探測潛在生命的寶貴視窗。因此，火星古湖泊沉積一直是火星重量級著陸任務和未來樣品返回任務的首要目標。這個專案將利用多源遙感資料對火星古代湖泊盆地進行系統研究分析。我們團隊的研究方向囊括地球湖泊遙感、火星遙感以及包含機器學習和人工智慧等在內的創新遙感資料分析技術的應用。我們將創建全新的、更高解析度的火星古湖泊盆的地形圖，以評估早期火星的海岸線、水量和湖泊環境。我們還將對地球北極的湖泊進行類比遙感探測研究，將其與火星上小型湖泊盆地進行比較。這些先驗知識有助於火星上與冰有關的小型湖泊的人工識別和自動探測。我們還將開發新的軟體工具來提取高光譜紅外遙感資料中礦物學資訊，從而評估整個火星的湖泊礦物學和地球化學的全貌。這種創新集成專案旨在在火星全球發現數百到數千個小型古湖泊的沉積遺跡，為火星湖泊的礦物學和氣候之間的聯繫提供新認識，為湖泊沉積物對火星上生命的啟示提供新見解。此外，該專案有助於其樹立香港在中國和國外的空間探索的戰略位置。
項目編號：C7012-21GF
項目名稱：關聯量子材料中的輸運和動力學
項目統籌者：沈順清教授
院校名稱：香港大學
項目摘要
相互作用的多體物理學的動力學和輸運性質構成了現代凝聚態物理學中最重要的問題之一。傳統的輸運理論，如玻爾茲曼方程，成功地依賴於能夠將體系描述為弱相互作用粒子。然而，當相互作用變得非常強時，例如在接近其量子臨界點或單一費米氣體的材料的情況下，準粒子可能沒有明確定義，並且缺少可靠的傳輸理論框架。固體中能帶結構的拓撲性也強烈地修改了通常的輸運方程並導致了新的輸運效應。在一些相關的量子物質中，拓撲上非平庸的低能激發成為電荷、自旋和熱傳輸的主要載體，從而產生新的現象。傳統玻爾茲曼方程方法無法捕獲的另一類系統是遠離熱平衡的系統。特別是，近年來出現了新的非平衡物質相，如多體局域化、離散時間晶體和量子多體疤痕態，作為用於量子控制和量子模擬為目的的平台。特別是，此類系統中初始狀態的記憶可能會保留很長時間，使其可用於量子信息存儲應用。量子系統的動力學和傳輸特性決定了量子材料在未來的潛在應用。
該項目的目標是（1）研究能帶拓撲起關鍵作用的傳輸和動力學；（2）研究強相互作用和相關係統中的輸運和動力學；（3）開發和利用新的數值技術來計算相關量子系統中的傳輸和動態特性。該團隊有望對各種輸運和動力學現像做出新的認識，探索凝聚態和冷原子系統中物質的新效應和新狀態；形成一支在該領域走在前沿，對國際產生影響的強大團隊；培養博士生，使他們可以作為學術界或工業界的研究人員，對社會作出貢獻。從長遠來看，該研究工作有望幫助確定和理解相關量子材料，實現拓撲電子器件和量子計算量子位等工業應用。
項目編號：C7021-21GF
項目名稱：3D/4D生物打印構建多功能肝癌免疫微環境用於探索腫瘤精準治療
項目統籌者：萬鈞教授
院校名稱：香港大學
項目摘要
肝癌最主要的治療方式包括手術治療、局部和全身化療以及其他射頻消融等方式，免疫療法的出現為肝癌患者提供了新的選擇。目前，幾種免疫檢查點抑制劑已成為肝癌患者的治療手段。然而，由於免疫治療響應率低（10-20%），臨床上僅少部分人受益。因此，深入了解腫瘤免疫逃避的機制，特別是在腫瘤微環境中的免疫調節作用，對於在肝癌患者中擴大免疫治療的影響至關重要。在過去的十年中，我們致力於探索肝癌腫瘤免疫微環境的機制。憑借我們建立世界首個陶瓷4D打印系統的經驗，我們通過融合多種打印技術，建立起先進的多功能3D/4D生物打印平臺。因此，我們希望構建體外3D生物打印肝癌免疫微環境，並以此（1）探索腫瘤細胞與免疫細胞相互作用的確切機制；（2）尋找增強免疫治療的潛在靶點；（3）鑒定有效生物標誌物以預測免疫反應。相比較患者來源的異種移植小鼠模型和類器官模型，我們所提出的生物打印腫瘤微環境系統不僅將克服以上兩種模型在癌癥微環境中可能缺乏人體免疫細胞的局限性，還將大大減少實驗動物的使用。此項課題將顯著促進對腫瘤免疫微環境復雜性的機理研究，並促進開發對肝癌患者的新治療。
項目編號：C7041-21GF
項目名稱：實現2060碳中和：粵港澳大灣區氣候變化減排情景下空氣污染與健康的協同效應研究
項目統籌者：任超博士
院校名稱：香港大學
項目摘要
粵港澳大灣區現已成為中國工業與經濟最高速發展的區域之一。根據中央政府的目標，粵港澳大灣區內的省、市級政府亦承諾於2060年之前實現“碳中和”。然而，實現這項遠景目標的具體的減排措施與路徑還未確定，以及未來其對於空氣質量、居民健康、社會經濟效益的潛在影響也未知。本項目旨在通過跨學科研究探索潛在的減排路徑與評估其潛在影響，並提出優化的氣候變化對策來填補此項空白。本研究亦將提出減緩未來氣候變化的具體對策，及評估其在2030-2060時間範圍內對於居民健康與社會經濟效益的影響，以此協助製定粵港澳大灣區的緩解氣候變化政策與提升空氣質量的協同管理計劃。
項目編號：C7074-21GF
項目名稱：透過時空優化的多光子顯微鏡以揭示神經活動
項目統籌者：黃建業教授
院校名稱：香港大學
項目摘要
除了結構成像之外，以高時空分辨率對神經活動進行深度千赫（kHz）幀速率實時監測是揭示精神疾病正常腦功能和病理進展的基本機制的關鍵。進行這種成像的能力將通過觀察多層神經動力學來增強我們的基本理解，由於光的限制，目前僅限於相對表面的神經元，特別是生物組織的強光散射和吸收。儘管雙光子顯微鏡（2PM）已廣泛用於完整組織較深部分的光電壓成像，但由於基本挑戰，它仍然是一個懸而未決的問題。
我們將開發一個集成和模塊化的多光子（又名STOMP）顯微鏡平台，使我們能夠以超快的方式捕獲一組前所未有的深度和功能性動物腦成像數據。這些進步將獨特地允許對腦組織進行超深和超快成像，以增強我們對基礎神經科學的理解，並為精神疾病過程提供新的機制見解。
項目編號：C7075-21GF
項目名稱：超分子和金屬超分子功能材料及生物材料 ‒ 從合成挑戰到超分子可控組裝、功能及應用研究
項目統籌者：任詠華教授
院校名稱：香港大學
項目摘要
凝聚態物質的宏觀世界中，分子通過分子間的作用力集成，分子的排列方式往往影響其性質和功能。通過超分子化學能調控分子的排列方式，換言之超分子化學是超越分子的化學。由於超分子化學對材料和生物系統具多方面的重要性和關係，因此，深入理解超分子組裝的精確操控與其結構–特性–功能間的關係是先進材料及生物材料研究的聖杯之一。此項目將凝聚不同領域的學者攜手合作，通過理解和操控分子間的作用力和超分子相互作用，共同應對如何調控分子及其組裝方面的重大挑戰。從而創造可控的功能納米結構，以及對分子設計提供指導原則，並會針對具刺激響應功能的先進材料和生物材料進行概念驗證應用研究，尤其專注於具刺激響應功能的超分子材料和生物材料、光學傳感、細胞成像、生物觸發及生物界面模擬等方面的研究。團隊將通過合理的設計和合成策略，開發多類型基於有機分子、聚合物、機械互鎖分子、過渡金屬配合物、金屬有機籠、受生物啟發的分子、或其共軛和雜化構建模塊構成的新穎超分子和金屬超分子材料，以及生物材料。此外，團隊也將深入研究分子間的作用力和超分子相互作用的調控，以及超分子組裝過程的機理。團隊預期在超分子構建模塊或其共軛和雜化化合物引入刺激響應功能可開發一系列具刺激響應功能的新穎超分子和金屬超分子材料及生物材料。團隊將探索這些新穎超分子和金屬超分子材料及生物材料的功能特性及應用。研究成果將有助理解結構–特性–功能間的關係，並為超分子組裝提供合成策略和指導原則。通過不同領域的學者攜手合作，本項目將凝聚新的力量，實現新的研究維度，在功能超分子和金屬超分子材料及生物材料研究領域取得世界認同的卓越成就；並可全面培養和培訓這領域的青年科學家及研究生，孕育新一代科創人才。
項目編號：C7082-21GF
項目名稱：活性流體在傳熱和能源回收中的應用
項目統籌者：唐晋堯博士
院校名稱：香港大學
項目摘要
活性物質是個新類型的材料。不同於傳統材料，其組分處於非平衡狀態並可以通過消耗能量不停產生驅動力。活性物質系統中可以觀察到大量新奇而不同於普通物質態的物理現象。本研究將以研發新型人工活性物質為出發點，研究活性流體中的傳熱和傳質現象，並嘗試將其運用於實際能源回收和傳熱。
2021/22年度協作研究金 - 設施/設備
項目編號：C1015-21EF
項目名稱：促進功能光子學和材料研究的超快光譜和超分辨顯微鏡平台
項目統籌者：雷黨願博士
院校名稱：香港城市大學
項目摘要
深入理解納米材料與結構的電子特性、光學響應和晶格振動需要發展同時具有納米尺度空間分辨和飛秒級別時間分辨的光學成像與光譜系統。本協作研究金項目的團隊計劃合作建立香港第一個同時具有超快時間分辨和超分辨成像功能的光學平台，用於促進本地的功能光子學和材料以及光學生物傳感和成像研究。該平台是基於一個無光闌的近場光學顯微鏡，其結合原子力顯微鏡與多種光學模塊來實現打破阿貝衍射極限的納米尺度光學成像與光譜采集，具體包括在小至10 nm空間分辨率的尺度上從可見到紅外的光學近場掃描和超快泵浦-探測光譜收集，將為本地大學和相關研發中心提供許多合作機會。
項目編號：C4002-21EF
項目名稱：建立香港首套先進的活細胞成像共享平台，以促進香港跨學科及生命科學的前沿研究
項目統籌者：姜里文教授
院校名稱：香港中文大學
項目摘要
我們近期建立了先進的電子顯微鏡的成像平台，以促進香港跨學科的生命科學研究。但電子顯微鏡平台無法對細胞動力學和機制進行活細胞成像。我們的目標是建立首套先進的活細胞成像共享平台，可用以（1）具有40-100 nm超分辨率的活細胞多色成像；（2）超高速、低光毒性，適用於高分辨率和長時間的4D成像分析；（3）組織器官的深度成像；（4）內吞作用和胞吐作用中分子動力學的細胞表面成像。我們將會整合新的活細胞成像平台與現有的電子顯微鏡平台，以在香港及其他地區推廣跨學科/多學科的生命科學研究和卓越研究。我們的生命科學研究還將為年輕科學家的教育和培訓做出巨大貢獻。
項目編號：C4050-21EF
項目名稱：用於跨學科納米材料和納米器件研究的亞十納米分辨率的電子束光刻系統
項目統籌者：孫賢開教授
院校名稱：香港中文大學
項目摘要
在此項目中，我們將購置具有亞十納米分辨率的電子束光刻系統，從而將香港研究機構的納米製造能力提升至國際水平。該系統是世界上最先進的系統，可在整片晶圓上做出具有亞十納米分辨率和精度的圖案。該系統涵蓋了各種納米製造設施中直寫納米光刻、工業研發和批量生產的廣泛前沿應用。這台新添置的設備連同香港中文大學微納製造實驗室已有的其它設備，將助力香港學術界位居納米材料和納米器件研究的前沿，促進粵港澳大灣區的研究規劃和合作。
項目編號：C5036-21EF
項目名稱：用於大數據分析的高性能深度學習集群
項目統籌者：陳小君教授
院校名稱：香港理工大學
項目摘要
本項目旨在為分子計算、醫學影像分析、數字經濟和智慧城市等跨學科研究領域提供高性能深度學習集群。擬議的設備將安置在香港理工大學大數據分析中心實驗室（UBDA），並配備新一代GPU。香港本地大學各院系的研究人員可以利用UBDA平台上的新設備，對大數據時代中深度神經網絡、優化算法、並行和分佈式計算的理論和應用開展前沿研究。所有在UBDA平台上開發的用於大數據分析的快速算法、新型計算技術和高效工具箱都將對香港及全世界開放數據源。此項目擁有一支强有力的科研團隊，由來自香港理工大學、香港中文大學和香港浸會大學在數值優化、計算機科學、分子計算、醫學影像分析、數字經濟和智慧城市等領域的頂尖研究人員組成。這也將顯著加強香港不同機構的研究人員在科學、工程、金融、健康以及其他領域中大數據分析上的合作。
項目編號：C5078-21EF
項目名稱：用於活體成像和光遺傳學研究的正置多光子熒光顯微鏡
項目統籌者：楊莫教授
院校名稱：香港理工大學
項目摘要
螢光顯微鏡在過去數十年的發展讓科學家能夠仔細研究生物樣本，引領他們在生物醫學的領域作出不少重大的發現，並貢獻現代醫學的發展。生物樣本過往一直透過螢光標記，然後使用螢光或共聚焦顯微鏡成像。其中，共聚焦顯微鏡光路中的針孔可造出高分辨率的光學層析。然而，由於光散射的特質，使用可見光光譜範圍內的激發激光對生物組織的穿透能力非常差，限制了共聚焦顯微鏡的成像深度。多光子顯微術通過在紅外線光譜範圍使用脈衝激光來解決此問題。紅外線能夠更有效地穿透生物組織，讓研究人員在生物樣本甚至活體觀察它們的結構和動態生物事件。
我們計劃購置的多光子螢光顯微鏡使用直立配置，讓研究人員能夠直接使用活體動物模型、器官外植體以及其他相對較大的生物樣本進行成像。研究人員能夠在幾天甚至幾週的不同時間點在同一批動物身上進行實驗，以便在早期臨床實驗中研究藥物的潛在效用。另一方面，擬議的顯微鏡中的脈衝激光器配備了可用於成像或光激發的第二激光輸出。此配置可用作光遺傳學實驗，讓研究人員在動物成像實驗中使用特定的光譜開啟或關閉某些基因。
香港理工大學生命科學中心實驗室的動物成像中心為研究人員提供一站式的動物成像設施。神經退行性疾病（例如阿爾茲海默症和視網膜退化）的研究經常會使用轉基因動物來進行活體成像或光遺傳學的實驗。我們相信，擬議的多光子螢光顯微鏡將會成為動物成像中心不可或缺的儀器，可為我們研究團隊的動物實驗提供生物成像的有力支持，並可大幅改善將來發表的研究報告的質素，為社會帶來長遠的裨益。
項目編號：C5081-21EF
項目名稱：用於分子和納米功能材料研究的傅立葉變換電子順磁共振光譜儀
項目統籌者：黃維揚教授
院校名稱：香港理工大學
項目摘要
傅立葉轉換電子順磁共振（FT-EPR）光譜可以確定順磁自旋活性核的局部和微觀環境，更重要的是能表徵這些活性位點之間在短距離內電子資訊的傳遞。它正在成為各種研究領域中表徵新興分子和納米功能材料的一個非常重要的表徵技術，比如：催化、電池電極、分子機器、蛋白質–蛋白質識別、電子–電子距離測量方法、儲氫、透明導體和量子計算等等。因此，正如我們眾多合作者以及研究項目中提到，我們急需在香港建立一個現代化的FT-EPR設施中心。
本項目的首要目標便是滿足這一迫切需求。通過建立香港首個現代化的FT-EPR設施中心，提升本地研究人員在新興分子和納米功能材料方面的表徵力度。通過與該領域的領先專家合作，最終促進香港多學科研究的發展。目前，在牛津大學、麻省理工學院和蘇黎世聯邦理工學院等機構都已經有了FT-EPR相關的開創性工作，但在香港甚至在中國大陸，還沒有類似的高度集成的定制FT-EPR。建立和擁有這種獨特的FT-EPR設施，將可以大大擴展材料研究的廣度和深度，並使香港在新興分子和納米功能材料的研究和開發方面具有領先優勢。因此，我們將購置一套先進的FT-EPR系統，該系統具有定制的實驗功能，可以幫助香港科學界的研究團隊完成高影響力的研究。同時，香港的工業界也將是這一設施的主要受益者，行業中長期存在的一些問題可以得到解決。
項目編號：C6001-21EF
項目名稱：利用光電關聯顯微技術和超低溫電子斷層掃描技術研究細胞顯微結構及生物大分子原位結構
項目統籌者：黨尚宇教授
院校名稱：香港科技大學
項目摘要
冷凍電子斷層掃描技術（cryo-ET）是一種先進的成像技術，可以對生物樣品，包括組織、細胞、生物大分子進行三維可視化，並且提供這些生物樣品之間相互作用的信息。冷凍電子斷層掃描技術解析亞納米分辨率結構的強大能力，為研究人員提供了尋求解決諸如重大公共衛生危機等問題的方案，以及理解不同疾病基本致病機理的機會。
製備適合冷凍電子斷層掃描技術樣品需要特定的樣品冷凍及減薄方法，包括快速直接冷凍、冷凍聚焦離子束銑削結合掃描電子顯微鏡（cryo-FIB/SEM）成像、高壓冷凍（HPF）和冷凍切片。在香港科技大學生物冷凍電鏡中心的基礎上，我們擬通過申請幾台關鍵設備來進一步加強冷凍電子斷層掃描研究方向，這對於高質量的冷凍樣品製備至關重要。
升級後的香港科技大學生物冷凍電鏡中心將提供單顆粒冷凍電鏡和冷凍電子斷層掃描研究所需的幾乎所有設備，為本地科學家解決重要科學問題提供優質服務，最終造福整個香港社會。此外，先進的冷凍電鏡設施將為通過合作項目及研究活動為初級研究人員和學生提供良好的培訓環境，這將有利於當地科學界和製藥公司。
第二輪協作研究金與2019冠狀病毒病及新型傳染病相關的一次性研究計劃 – 合作研究
項目編號：C4026-21GF
項目名稱：多模引導的氣管插管暨經皮手術雙機器人用於嚴重COVID-19患者的最小感染插管和氣管切開術
項目統籌者：任洪亮教授
院校名稱：香港中文大學
項目摘要
COVID-19大流行給全世界帶來了數百萬人死亡。即使有各種疫苗接種計劃，它仍然因其快速變異的病毒而成為全球關注的問題。雖然我們可以使用個人防護裝備和負壓，但仍然存在污染風險。嚴重患者需要氣管插管以提供氧氣，這會導致病毒顆粒的霧化，從而帶來巨大的病毒傳播風險。現有氣管插管如錯誤插入會導致創傷，同時氣溶膠污染的區域會危及臨床醫生。因此，在涉及患者直接接觸的氣道手術中，迫切需要預防呼吸道傳染病的傳播。機器人遠端操作可最大限度地減少對床邊工作人員部署的需求，從而實現更安全的醫生 - 機器人 - 患者互動。這項多學科合作研究將開發新的氣管插管機制，視覺感知和導航，以避免錯誤插入插管。傳統的手動插管程式缺乏對醫生的病毒傳播保護，這項研究所提出的方法可降低醫療專業人員感染的可能性。此外，機器人過程減輕了醫生的負擔和工作量。 由於插管過程中機器人系統的觸覺和視覺資訊可以準確再現，因此它也可以用作醫學教學輔助工具，減少對經驗豐富的外科醫生的依賴。
項目編號：C4061-21GF
項目名稱：新冠病毒病對成年人腦神經精神健康長遠影響研究
項目統籌者：周偉浩博士
院校名稱：香港中文大學
項目摘要
SARS-CoV-2型病毒感染引致的長期健康影響，即所謂“長新冠”，是現今科學及公共衛生領域的熱門話題。現有的科學證據證明部分2019新型冠狀病毒病 （新冠病）的患者在感染後的數個月依然受長期症狀困擾。當中，腦神經和精神症狀甚為常見，例如焦慮，抑鬱，睡眠問題，認知力下降，失去嗅覺和長期疲倦等。更令人擔憂的是有資料顯示新冠病患者可能有增加腦退化的風險。由此可見，新冠病的長期腦神經和精神健康影響有可能成為一個公共衛生的重大負擔。所以，了解新冠病的長期腦神經和精神健康影響的性質和規模對我們應對這危機，以及為著以後可能出現的新型疫症的準備工作皆十分重要。我們這個跨學科的研究項目涵蓋流行病學，臨牀及腦神經科學角度。我們綜合網上平台，電子醫療紀錄，多角度以臨床，腦神經認知科學方法及腦磁力共振掃描作深度辨症，再加上機器學習方法，以了解新冠病的對腦神經和精神健康影響多個層面的影響。我們的目標是理解新冠病的長期腦神經和精神健康影響的性質和規模，並開發一個網上快速測試平台。
項目編號：C4072-21GF
項目名稱：用於傳染病傳播建模和控制的高精度和保護隱私的室內社交聯繫跟蹤技術
項目統籌者：邢國良教授
院校名稱：香港中文大學
項目摘要
社交聯繫追踪對於傳染病的預測和控制至關重要。由於缺乏高精度的社交距離數據，尤其是在室內環境中，現有的社交聯繫與傳染病傳播建模方法無法提供細粒度的傳染預測。該項目旨在開發可以快速部署的、並實現準確的室內社交聯繫跟踪的高效技術。該項目的成果還將實現高精度的傳染病傳播模型和建築/社區規模的流行病控制策略。該項目的成果將對香港及其他地區的 COVID-19 和其他傳染病管理產生重要影響。
具體來說，該項目的研究目標包括 1)第一個集成了超寬帶 (UWB) 無線電和運動傳感器的安全硬件設備SocialPal 的設計和實現，可以用於在室內環境中進行準確的社交距離跟踪； 2)基於機器學習算法的可以用於大量用戶和建築物規模的高精度社交聯繫跟踪系統； 3) 安全的社交聯繫追踪查詢系統，可以提供靈活的由用戶、樓宇管理和政府衛生部門共同控制的隱私保護政策； 4) 基於室內社交聯繫的細粒度建築／社區規模的流行病模型和感染控制政策，有助於評估傳染風險並最大限度地減少對社區內經濟活動的影響。
項目編號：C5024-21GF
項目名稱：通常的社交距離足以避免在室內環境中通過空氣傳播的呼氣飛沫的感染嗎？
項目統籌者：郭海教授
院校名稱：香港理工大學
項目摘要
由於呼出飛沫的空氣傳播是病毒性呼吸道疾病（包括最近大流行的COVID-19）感染健康人的重要途徑之一，因此探索和了解病毒通過呼出飛沫空氣傳播的詳細機制極為重要。為降低接觸病毒性呼吸道疾病的風險，世界衛生組織建議採取主要措施，即手部衛生、保持社交距離和戴口罩。在推薦的措施中，關於與暴露風險相關的社交距離存在激烈爭論，尤其是在室內環境中。通過呼氣活動，空氣中攜帶病毒的飛沫可能會傳播很遠的距離，例如在室內環境中幾十米，並在空氣中長時間停留，使其成為重要的接觸途徑。不幸的是，許多關於社交距離的公共衛生政策的科學證據仍然不完整。公眾對病毒性呼吸道疾病的空氣傳播和適當的社交距離只有初步的理解。為解決“通常的社交距離是否足以避免室內環境中呼出飛沫的空氣傳播”的擔憂，本項目將採用系統的、多學科的實驗、理論和建模方法。首先使用一套最先進的儀器和方法測量甲型或乙型流感感染者呼出飛沫的大小分佈、速度矢量場和空氣傳播動力學的時空變化，以及距受試對像不同距離的流感病毒數量。然後噬菌體 phi 6 將用作冠狀病毒和其他人類致病性包膜病毒的替代物，借助培養方法和 RT-qPCR 技術以研究在不同環境條件（例如溫度和相對濕度）下從釋放點開始的不同時間和位置的不同尺寸呼出飛沫中病毒的存活率和數量。最後，將開發一個全範圍空氣傳播的通用模型，並使用實驗數據進行驗證，以預測攜帶病毒的呼氣飛沫的空氣傳播和暴露於活病毒的風險。與以往的模型不同，模型中將集成更多參數，特別是在不同距離和時間的不同尺寸呼出飛沫中病毒的存活率和數量，以及呼出飛沫濃度對不同環境條件下呼出飛沫阻力的影響，以進行更逼真的模擬研究。該項目的成果將是確定各種室內環境中適當的社交距離所必需的知識，這將有助於控制呼吸道傳染病。
項目編號：C5048-21GF
項目名稱：新冠病毒導致團隊遠距合作對設計師大腦同步性的影響與面對面合作模式之差異研究
項目統籌者：施奕騰博士
院校名稱：香港理工大學
項目摘要
COVID-19 改變了人們與他人交流和互動的方式，從而給團隊設計合作帶來了獨特的挑戰。創新、合作和創造力是經濟增長和社會進步的重要驅動力。各種設計合作對於市場上成功的產品至關重要。因為人們普遍認為，一群人可以共同努力解決他們作為個人無法解決的複雜問題。該項目旨在探索 COVID-19 所需的遠程設計合作與同地設計合作相比對團隊大腦同步性的影響。並且，我們質疑使用遠程設計合作是否會影響團隊設計結果。預計項目成果將為學術界和工業界做出貢獻。
項目編號：C5079-21GF
項目名稱：2019冠狀病毒病發病風險時空預測與即時預警
項目統籌者：史文中教授
院校名稱：香港理工大學
項目摘要
即使借助公共衛生措施和疫苗的保護，未來新冠疫情很可能也不會完全消失，而是會演變成季節病和地方病。在全球，新冠疫情的長期防控雖屬必要，但其社會經濟成本十分高昂，對醫療保健系統也造成沉重的負擔。本項目旨在研發一系列方法，用於預測城市內部精細尺度下的新冠疫情發病時空風險，即新冠患者出現發燒、咳嗽等症狀的時空風險。預測結果將有助於製定更精準的抗疫措施，從而降低新冠疫情及未來潛在傳染病的長期防控成本，並提高防控的有效性。為提高預測的準確度，該系列方法將綜合考慮新冠病毒不同變異毒株在精細尺度下的傳播性及其他流行病學特徵，並通過快速全基因測序和系統發育分析，確定不同毒株的本地傳播和外地輸入狀況。同時，該系列方法還將對城市特徵與社交接觸對新冠疫情傳播的影響進行建模。項目還將開發移動端系統，用於發布新冠肺炎發病風險預測結果，並對高風險區域及路徑發布主動預警，協助市民保護自身健康。
項目編號：C6020-21GF
項目名稱：緩解大流行期間的供應短缺和資源分配效率低下：產品標準，信息不對稱和議價能力
項目統籌者：陳瀅儒教授
院校名稱：香港科技大學
項目摘要
我們目睹了關鍵衛生保健用品的供應短缺，包括呼吸機、測試盒試劑和個人防護設備，如長袍、手套和口罩。 最近全球病例的增加導致對這些衛生保健用品的需求激增。根據美國疾病控制和預防中心的說法，面罩等呼吸防護設備的設計是為了實現非常緊密的面部貼合和非常有效的空氣傳播粒子過濾。由於各國病例的急劇增加，對口罩的需求驟然上升，因為政府官員繼續提倡佩戴口罩作為防止疾病傳播的有效方法。此外，生產外科口罩的原材料，如熔噴非織造布，隨著需求的不斷激增而變得稀缺。
擬議的專案分兩個階段解決供應短缺問題。在供應方面，我們研究各種政策（如跨標準替代政策）如何影響個人防護設備的供應，同時考慮到供應商生產和跨市場分配的激勵。在分配方面，鑒於供應短缺，世界各地的政府、醫院和主要原材料供應商必須有效地配給稀缺的醫療資源以提高社會福利。 我們研究在存在不可避免的因素（如信息不對稱和討價還價能力）的情況下，稀缺資源應該如何在多個代理人之間分配。第二階段的研究將使市場需求內生化，它可以反饋到第一階段，並反過來影響供應商的生產和分配激勵。
項目編號：C6036-21GF
項目名稱：從結構生物學到基因組生物學：一種緊密結合結構生物學和新型基因組學平台定量分析2019冠狀病毒RNA聚合酶轉錄和調控的多尺度方法
項目統籌者：張栢恆博士
院校名稱：香港中文大學
項目摘要
新型冠狀病毒（SARS-CoV-2）目前仍在全球肆虐，且未有有效的治療藥物。新型冠狀病毒的RNA聚合酶作為病毒基因轉錄及複製的核心，已被證明是潛在的藥物靶點。因此，要想開發針對RNA聚合酶的抑制劑，必須從結構及功能上全面瞭解該病毒RNA聚合酶在基因調控及轉錄、校對等過程發揮的作用。對此，我們將會緊密結合病毒基因組學，酶學，及結構生物學，並從這三個方面闡釋新型冠狀病毒RNA聚合酶如何進行基因轉錄的調控，如何在與核苷酸類似物結合過程中發生結構上的動態變化。在新型冠狀病毒全基因的研究方面，我們將會闡明病毒RNA聚合酶轉錄調控的機理。在病毒聚合酶的研究方面，我們將會借助單分子光鑷及冷凍電鏡技術，觀測單個RNA聚合酶在轉錄過程中的動態變化，揭示新型冠狀病毒RNA聚合酶在進行核苷酸加成循環的分子機理。在抗病毒藥物的研發方面，由於外切酶亞基（ExoN）的存在，目前能有抑制RNA 聚合酶並逃脫外切酶亞基剪切校對的核苷酸類似物仍未被發現。我們將會揭示核苷酸類似物在催化加成、抑制新生RNA 鏈延伸、及逃脫外切酶亞基的剪切校對過程中發生的分子機理，並尋找可以有效抑制RNA 聚合酶的核苷酸類似物。
該研究項目將搭建並緊密結合以病毒基因，核心蛋白質分子，RNA 聚合酶催化反應及動態結構為基礎的研究平台，闡明新型冠狀病毒在轉錄和調控等重要過程中的分子機理，以及潛在的藥物靶點。
項目編號：C7042-21GF
項目名稱：基於類器官的新冠肺炎的研究：評價突變病毒的感染性，疫苗的功效以及探究致病機理
項目統籌者：周婕博士
院校名稱：香港大學
項目摘要
新冠病毒引起的 2019 年冠狀病毒病 (COVID-19) 大流行已演變成全球危機。該項研究基於我們實驗室建立的人類呼吸道類器官和蝙蝠腸道類器官。我們認爲氣道類器官是一種強大的人氣道上皮體外模型，可用作人的化身來評估新出現的新冠病毒變異體對呼吸道細胞的感染性，評估疫苗接種後血清對變異體的功效和探索 COVID-19 的發病機制。我們提出四個主要研究目標。 1) 解析氣道類器官中的新冠病毒感染。 2) 評估新出現的新冠病毒變異體的傳染性，以及病毒基因組突變對氣道類器官中病毒複製能力的影響。 3) 將氣道類器官開發成臨床前模型系統，以評估疫苗接種後血清和生物合成的抗體針對新冠病毒及其變體的的功效。 4) 剖析人類和蝙蝠類器官的細胞反應，明確人類感染冠狀病毒發病機制。
本項研究將通過開發新型類器官模型用於研究病毒-宿主相互作用，以推動該領域的發展。此外，該項目的發現和知識將對阻止 COVID-19 大流行產生重要影響。
項目編號：C7055-21GF
項目名稱：科技創新認知刺激治療及照顧者支援
項目統籌者：黃凱茵博士
院校名稱：香港大學
項目摘要
隨著香港踏入「後疫情時期」，社會有必要學習如何保障弱勢社群，並舒緩疫情帶來的心理健康問題。認知障礙症患者較一般人士有較高風險感染新冠病、更容易因感染而死亡；在疫情下，認知障礙症的服務亦較受影響、病情較易惡化。照顧者亦因而需承受更大壓力。感染控制措施在這社群中是必要的，但郤影響到現有循證介入的一個要素：以人為本的投入參與。一些初步的經驗顯示，加入資訊及通訊科技（information and communication technology，簡稱ICT）的介入，可以作為保護措施的一個選擇，同時亦可能有助改良服務並增進對於認知障礙介入的知識。透過三個相連的研究，本項目將會改良、評估、並進一步加強一個運用ICT對認知障礙症患者及家人的進行的介入服務。服務的內容建基於一般需親身進行的現有循證人本照顧：適合患者的認知刺激治療（Cognitive Stimulation Therapy，簡稱CST）小組，以及適合家庭照顧者的多元支援計劃。
研究一為樂齡科技參與研究。全部均具加用ICT作介入經驗的15名認知障礙症患者、15名家庭照顧者、以及15名服務提供者會以研究伙伴身份參與，共同改良介入設計。介入設計的內容為一項為期7週、加用ICT進行的CST（下稱teleCST），以及其後為期6個月、加用ICT進行的多元照顧者技援計劃。
研究二將比較這些加用ICT的介入與親身進行的介入，以了解前者是否能達致與親身介入相同的功能改善及安康效果，以及其相應的成本。研究將隨機安排156對患者及照顧者進入以下四個研究組別：(A) teleCST及其後親身進行的照顧者支援計劃；(B) 親身進行的CST及其後親身進行的照顧者支援計劃；(C) teleCST及其後加用ICT進行的照顧者支援計劃；(D) 親身進行的CST及其後加用ICT進行的照顧者支援計劃。研究將於CST開始前（基線）、後（7週）、及照顧者支援計劃後（6個月）測量成效。如此安排可以讓研究分別評估兩項介入服務（CST及照顧者支援計劃），以及研究其合併作用。
研究三旨在利用ICT進一步發展以人為本照顧。研究將以隨機抽樣方法，選取teleCST介入小組的錄影片段，並利用機器學習進行分析，以識別一些人本參與的元素中，哪些能促進溝通、交流、及改善介入效果（認知功能、安康）。
這些研究的結果，會對於本地及海外的介入治療師、服務策劃人員、政制人員、以及認知障礙症非藥物介入研究人員有用。有關加用ICT進行服務的成效及成本效益科研實證，在疫情以外亦有其重要性，可作為提高服務可達性的一個解決方案，以應全球超過5千萬名認知障礙症患者所需。
項目編號：C7060-21GF
項目名稱：在金色敘利亞倉鼠中模擬嚴重的2019冠状病毒病
項目統籌者：陳福和博士
院校名稱：香港大學
項目摘要
2019 年冠狀病毒病 (COVID-19) 的臨床嚴重程度從無症狀感染到致命疾病不等。COVID-19在兒童和免疫功能正常的成年人中通常是輕微的，但在免疫功能低下和老年患者中的嚴重感染可能有更高的死亡率。重症COVID-19 患者可能出現急性呼吸窘迫綜合徵、多器官功能障礙綜合徵和其他肺外的疾病表現。此外，人們越來越認識到，在患有非致命性COVID-19的患者中，有些人的情況可能會發展為“長期 COVID”，其特徵是在最初的康復後出現 COVID-19 的持續症狀。為了研究重症 COVID-19 的發病機制、傳播性、長期後遺症和潛在的對策，能夠密切模擬人類重症 COVID-19 的現成動物模型是必不可少的，但目前還缺乏。在這個項目中，我們將建立一個模擬重症 COVID-19 的新型倉鼠模型。我們將利用這種新的動物模型研究重症 COVID-19 的發病機制、傳播性和長期後遺症，並評估這種重要傳染病的抗病毒和疫苗功效。
項目編號：C7080-21GF
項目名稱： 以數字孿生支援可快速部署及重新配置的醫療設施模組以應對及治療傳染疾病
項目統籌者：吳兆堂教授
院校名稱：香港城市大學
項目摘要
由於 COVID-19 患者人數激增，全球醫院正面臨前所未有的挑戰。基於組裝合成建築方式的醫療設施能顛覆傳染病房的供應潛力。然而，對於傳染病毒在臨時設施內的傳播路徑、於連接單元內的疾病傳播可能性、負壓隔離病房機械系統的意外故障、及連接單元能否靈活地滿足患者需求等問題，仍然存在很多疑問。此項目旨於開發一個數字孿生平台，以提高醫務人員的安全性和運營效率、實現患者護理自動化、監控患者之流動、達到負壓隔離病房的自我診斷和調節、並促進基於組裝合成建築方式醫療設施模塊的需求規劃，以應付傳染病治療的需求。研究結果將幫助世界各國政府規劃、設計、和提供安全、可靠及高效的醫療設施模塊，以滿足於COVID-19的不同疾病爆發階段所引致的患者需求。
項目編號：C7086-21GF
項目名稱：新冠肺炎疫情對應屆大學畢業生在港就業的教育、社交和健康方面的影響
項目統籌者：Dr. Olga Zayts
院校名稱：香港大學
項目摘要
這研究項目探討新冠疫情（COVID-19）對香港大學畢業生過渡到勞動市場時於教育、社會和健康上的影響。項目集中於三個年份的畢業生：2021 年、2022 年和 2023 年。大學畢業生被認為是勞動力中的弱勢人口群體，而新冠疫情使這情況惡化：畢業生面臨就業市場的抑制、裁員和必須展示新的“技能”（如工作場所所需的高階數位素養）。畢業生的工作過渡是一個重要的社會問題，因為不成功的過渡會產生巨大的經濟和社會成本，包括心理健康不佳的成本。項目利用團隊在社會語言學和心理學（作為兩個主要有關學科）方面的廣泛專業知識研究以上主題，並輔以人力資源管理、公共衛生和經濟學方面的知識作探討。它旨在為畢業生和其他相關利益者（大學和工作場所）開發基於證據的工具和資源，以促進畢業生順利過渡到勞動力市場。這些資源將支持新冠疫情後工作場所所需的核心能力的發展。這些能力包括數位和語言能力以及心理健康復原力。項目團隊將與香港的心理健康非政府組織、工作場所和大學密切合作，以確保項目的影響和成果的實施。
項目編號：C7101-21GF
項目名稱： 家庭在2019冠狀病毒病疫情期間的社區環境和社會融合：一項關於香港社會動態追蹤調查 (HKPSSD-D) 的擴展研究 (HKPSSD-D)
項目統籌者：Dr. JORDAN, Lucy Porter
院校名稱： 香港大學
項目摘要
香港向來是一個不同民族和文化交流融合的地區。是項研究的重點在於了解香港人，在2019冠狀病毒病疫情期間，社會融合，身心健康和整體福祉的狀況。研究的創新之處在於首次將香港的主要少數民族（印度裔，尼泊爾裔，巴基斯坦裔）及華裔群體一同納入為研究對象。基於最新的2021年人口普查的抽樣框，是項研究將在基線調查中收集個人和家庭的詳細資料，此外結合關於社區環境、本地確診人數、隔離措施等外部數據，以深入了解不同香港家庭於疫情期間在社會融合，身心健康和整體福祉等方面的經歷。
此項目將為我們理解香港的社會融合及其對整體人口的健康和福祉的影響提供嶄新的視角。影響全球的新冠疫情也許不會是今世後代要面臨的唯一一次災難性公共衛生危機，所以是項研究將會提供重要的資訊來引導未來的計劃和政策，以及為以後相關的本地長期追蹤研究奠定基礎。為了確保此項目能夠充分反映不同利益持份者的經歷，並對關於香港少數族裔的政策和實踐產生足夠的影響力，研究團隊將會聘請過去已經與團隊建立關係的合作夥伴與社區領袖，非牟利機構人員和政策制定者進行合作，以共同完成整個項目。
項目編號：C7104-21GF
項目名稱：建築物環境中COVID-19和流感感染的實時監控和預警系統
項目統籌者：李玉國教授
院校名稱：香港大學
項目摘要
與流感等地方性傳染病一起，導致 COVID-19 的嚴重急性呼吸系統綜合症冠狀病毒 2 (SARS-CoV-2) 可能是人類今後持續面臨的一個挑戰。停止傳播可以阻止大流行。由於大多數 COVID-19 和流感感染病例發生在通風不足的室內空間，我們的目標是開發一個實時室內監測和預警系統，以促進快速爆發分析以確保居住者的安全。這樣的系統應該是經濟的，基於傳輸科學，操作簡單，並維護用戶隱私。在這個多學科項目中，我們將重點關注這一系統背後的關鍵科學問題。
在大流行的前兩年，合作團隊已經初步分析了 SARS-CoV-2 的吸入途徑可能佔傳播主導地位。我們將擴展現有的多途徑和基於環境的感染風險模型。我們將通過基於大數據和基於傳播機制的計算方法探索全球大流行數據，進一步確定 SARS-CoV-2 和流感病毒的傳播途徑。我們將在有代表性的室內空間評估和驗證我們的系統。所提出的系統應該有希望減少或消除居住者的感染風險，並通過在新病毒出現時快速識別傳播路徑來提供未來安全網。
項目編號：C7105-21GF
項目名稱：空間共處訊號系統
項目統籌者：Dr. SCHULDENFREI Eric Henry
院校名稱：香港大學
項目摘要
十九世紀霍亂疫情的平息，歸功於流行病學確定了其病原體及傳播方法，以及公民努力重建的城市供水系統。二十一世紀的疫情又會為城市設計帶來怎樣的變化？我們應如何配合嶄新的病原體監測裝置，改良現有的建築物？
嚴重急性呼吸系統綜合症和2019冠狀病毒病等新型空氣傳播疾病席捲全球。要有效化解此危機，我們必須集合跨學科（包括流行病學、建築學和心理學）的新思維。時至今天，我們仍未能充份掌握流感傳播的基本事實。因此，我們首先需要發掘有效的方法來探測以及了解疾病在室內環境的傳播。
Google及蘋果電腦合作研發的感染風險通知系統（簡稱GAEN）忽略了一系列有關感染空間和時間的重要資訊。它設計上的缺陷，導致它不能準確地向曾與患者接觸的人仕提供警示。有見及此，本研究項目提出一款新型且低成本的感測裝置。它與Google／蘋果的系統互動，但同時彌補了其不足之處。此系統保留及改善現有的隱私保護機制，同時加設固定且準確的環境感測器，提供更完整的數據，協助了解病菌、病毒在室外空間的傳播。
我們研發的系統測量環境、距離、時間、位置和氣流之間的相互影響，更準確地評估感染風險。這些指標有助快速追蹤流感等空氣傳播疾病的接觸者，並為提供必要的數據，完善傳播模型和制定有效應對措施。這些數據亦能為修改建築條例、城市環境和未來流行病有關政策提供指引。此建基於GAEN的感測器能裝設於常見的建築元素（如燈泡），快捷地在社區廣泛使用。
我們的系統實時收集的資訊對政府決策至關重要。在2019冠狀病毒病大流行下，各國政府致力制定隔離、社交距離和佩戴口罩等等的措施。一般新出現的疾病的傳播途徑（如污染物或空氣傳播）、潛伏期和傳播曲線核實需時。大規模人手追蹤接觸者亦費時失事。因此，我們需要實時的接觸者追蹤技術，快速發出患者接觸警示以減低傳播風險。我們提出的感染風險通知系統快速、可信且不斷更新、改善。它可以應用在每年的流感季節，直接顯示使用者的感染風險，並建議適當的防疫行為（如佩戴口罩幾天），有效減少傳播。相比徹底更換及提升城市所有的空調系統，此提案大大地節省經濟和人力成本。