項目編號: R1012-21
項目名稱: 分布式網絡中保障數據所有權的安全數據共享技術與獎勵機制
項目統籌員: 賈小華教授（城大）
摘要
在當今的數字社會中，海量大數據已成為各行各業在進行科學決策時不可或缺的重要參考。但是，因為數據往往是由不同機構所收集和管理的，它們通常會呈現碎片化、孤島化的特徵，使得海量大數據的能量難以充分釋放。為解決上述的數據孤島問題，本項目擬通過開發一個安全可靠、帶激勵機制的數據共享平台來讓數據所有者在無須擔心數據安全的情況下共享數據，並且從中獲得收益。
本項目主要包括以下三項任務：
（1） 開發一個安全可驗證、去中心化的數據共享授權平台：包括 （1） 設計一個保護隱私、可驗證的數據授權框架； （2） 設計支持多個數據擁有者的數據聯合授權新框架；
（2） 設計安全可驗證、保障授權正確性的數據分析方案：包括 （1） 設計用於安全數據聚合統計的新技術與算法； （2） 設計用於安全協作機器學習的新技術與算法； （3） 設計用於計算結果隱私保護的新技術；
（3） 設計基於質量的數據價值評估方案與保護隱私的獎勵分發方案: 包括 （1） 設計基於質量、公平的數據價值評估新技術與框架；（2） 設計保護隱私、可驗證、基於分佈式賬本的獎勵分發新技術。
本項目將開發一個原型系統以驗證上述的安全數據共享設計。
本項目的成果包括: （1） 去中心化、保障正確性的數據授權模型與框架; （2） 面向加密數據、安全可驗證的數據分析理論與算法；（3） 基於分佈式賬本、高效的數據價值評估與應用設計方案。上述的新成果將極大地推動包括數據所有權管理、數據價值評估、應用密碼學、隱私計算、差分隱私、分佈式賬本等在內的熱門研究領域的發展。
項目編號: R4015-21
項目名稱: 用於血管內栓塞的微型機械人平台與群體磁性微凝膠
項目統籌員: 張立教授（中大）
摘要
動脈瘤主要指動脈血管壁上因損傷或病變而形成薄弱點，造成脈壁異常地向外鼓起或膨脹而成的瘤狀突出。其體積的增大可誘發血管破裂，從而導致致命性的內出血。目前動脈瘤的標準治療方案是通過微創血管內手術完成的，包括栓塞術、支架植入和血管內套膜支架修復。但由於血管內術後併發症的存在，其長期療效往往不如人意。因此為了治療動脈瘤並減少甚至消除術後併發症，我們極需一種具有更好臨床表現和長期穩定性的新型栓塞策略。
微/納米機器人在包括主動靶向治療在內的微創醫療領域具有廣闊的應用前景。本項目由來自香港中文大學、香港大學、香港城市大學、蘇黎世聯邦理工學院、威爾斯親王醫院、百谷醫療科技有限公司、Cornerstone Robotics Limited 和透視微創治療基金會的研究者和醫生們共同參與，旨在研究功能化磁控微凝膠集群用於圖像引導的血管內介入栓塞治療動脈瘤，並解決其面臨的關鍵挑戰。在臨床與產業界合作夥伴的參與下，本項目在初期階段將充分探討該微型機器人平臺臨床轉化的潛力與所需前置工作。本項目涉及多門學科的交叉與融合，經全球性的研發團隊與產業界通力合作，其產出將為本領域的發展提供根本性的關鍵數據與參考。開發出的介入式栓塞治療技術將朝著更有效穩定且副作用更少的方向發展，有望顯著影響現有的醫療復健體系，幫助眾多患有各式動脈瘤疾病的患者們。
項目編號: R4024-21
項目名稱: 一「喜」同遊 : 透過家校協作及資訊科技應用之幼兒體育運動教育計劃
項目統籌員: 夏秀禎教授（中大）
摘要
參與充足的體力活動對我們的身心健康有莫大的益處，而從小培育幼童養成恆常運動習慣和建立活躍的生活模式可讓他們終生受惠。世界衛生組織於2019 年首次針對幼童訂立體力活動指標，當中建議幼童每天應進行不少於180 分鐘不同強度的體力活動。然而，本地研究顯示只有約百分之十三的兒童的活動量能達至該水平，情況令人擔憂，值得關注。
基礎動作技能（例如跑、跳、擲、接等技能）是學習多種體力活動的根基；若幼兒擁有較佳的基礎動作技能，他們會更有動機和能力參與不同種類的體育活動，從而令幼童有較高的活動量、更佳的體適能水平及更理想的體重指標；故此，自小培養基礎動作技能是促進兒童身心發展的重要一步。根據香港的幼稚園教育課程指引，「體能與健康」乃本地幼稚園教育的主要學習範疇之一，幼稚園無疑應擔當教導幼兒基礎動作技能之責任。不過，本港大部份的幼稚園教師都未曾接受系統化及專業的體育教學培訓，而現時的體制中亦沒有一套統一被認可的課程供教師參考。基於這些限制，部份幼兒有機會未能在幼稚園得到合適的指導和學習機會以發展基礎動作技能。
有見及此，本研究計劃將有以下目的：（1） 為在職幼稚園教師提供專業發展培訓，提升他們在體育教育方面的知識和教學方法；（2） 設計一套可融入幼稚園校本課程的基礎動作技能教材；（3） 製作家長教育資源套，以加強家長對體育素養的認知以及促進家校協作；（4） 設計一個嶄新、運用人工智能作基礎動作技能評估的流動電話應用程式，以支援教師為幼兒進行動作評估。研究團隊希望透過上述措施提升主要持份者的體育素養，包括對於體力活動之認知、信心、動機、和行為實踐。
研究團隊將會把參加者分成實驗組及對照組，並採用隨機對照試驗的研究設計判定計劃之成效。透過分別比較兩個組別的參加者於計劃前、後在體力活動量和「基礎動作技能」上的轉變，從而檢視計劃內容能否讓參加者在這兩方面的表現得到短、中期的改善。研究員亦會於計劃的不同時段和老師、家長進行焦點小組訪談，從而持續優化計劃內容。
項目編號: R4032-21
項目名稱: 發展益生菌為高效並安全的結直腸癌預防及輔助治療
項目統籌員: 于君教授（中大）
摘要
結直腸癌是全球第三大常見惡性腫瘤，也是香港最常見的癌症。尋找能夠預防結直腸癌早期進展或減少疾病緩解後復發的藥物制劑刻不容緩。此外，開發用於增加結直腸癌化療有效率的藥物也迫在眉睫。本項目團隊長期致力於結直腸癌與腸道微生態及其轉化應用的研究。在此轉化項目中，我們將 （1） 探索前期研究中發現的潛在益生菌的抗癌活性，在已建立的動物模型中進行分子和免疫學實驗評估；並在臨床樣本中進行驗證；和 （2）發掘可用於預測結直腸癌化療療效的細菌標誌物及可增強化療療效的益生菌。通過以上兩個部分，預期此項目將產出以下重要成果，包括 （i） 確定候選益生菌用於預防結直腸癌或增強化療療效的潛在作用及其機制，（ii） 確定其用於試驗新藥申請所需的療效、毒性、劑量、配方等數據，以便生產和後續臨床試驗，以及（iii）申請知識產權，以用於對外授權、分立公司或工業合作開發。本轉化項目的最終目標是開發並產業化可用於預防和治療結直腸癌的益生菌。
項目編號: R5006-21
項目名稱: 深入探究視覺系統顏色匹配機制以研發高品質照明及影像系統
項目統籌員: 魏敏晨博士（理大）
摘要
照明和成像（相機和顯示器）系統旨在準確地產生、渲染、記錄和再現人類所觀察到的顏色，因而顏色表徵對於它们而言至關重要。在2020年，這兩大產業在全球的市場總額超過3520億美元。在設計、生產和校準過程中我們一般採用數值（例如，三色值和色度坐標）來表徵或指定顏色。相同的數值表示兩個顏色在一般人看起來相匹配。這些數值都是基於一組廣泛使用的函數 — 顏色匹配函數（CMF），它描述了人類視覺系統的顏色匹配機制。儘管顏色表徵如此重要，目前使用最廣泛的CIE 1931 2°CMF僅基於由17名西方觀察者完成的顏色匹配實驗數據。雖然這組配色函數在過去70年中在各行業沒有產生巨大的問題，但最近的研究已經清楚地表明它無法滿足新興技術的需求。人們看起來相同的顏色刺激的顏色值不同，而顏色值相同的顏色刺激卻存在明顯的色差。
更重要的是，人類的色彩感知相當複雜，同時涉及到眼睛和大腦。雖然顏色科學家、視覺科學家和神經科學家都對於人類對顏色的感知非常感興趣，但他們通常是從各自的領域出發開展研究工作，並且只關注整個視覺感知過程中的某些階段。這無疑使得我們無法全面地理解人類對於顏色的感知和顏色匹配機制。
在本項目中，我們將聯合顏色科學家、視覺科學家和神經科學家共同開展研究來深入全面地理解人眼視覺系統中的顏色匹配機制。我們將設計及搭建全面的顏色混合設備，通過使用心裏物理實驗、視網膜電圖（ERG）、腦電圖（EEG）和核磁共振成像（fMRI）等方法來收集顏色匹配數據，並揭示人類視覺系統顏色匹配的基礎機制與機理。研究成果包含將可以用於指導高質量照明和成像系統的開發。
項目編號: R5009-21
項目名稱: 針對智能交通系統的可靠多端點協和式GNSS定位
項目統籌員: 許立達博士（理大）
摘要
交通擁堵是日常生活中最令人沮喪的事情之一。儘管智能交通系統 （ITS） 已經幫助緩解交通擁堵，但目前的交通狀況仍然令人擔憂；因此，需要進一步發展 ITS。尤其是針對公共汽車和小巴的道路交通系統。 ITS 旨在應用最先進的感測器、技術和演算法來提升擁堵交通道路的效率。大多數巴士都使用全球導航衛星系統 （GNSS） 進行定位。基於 GNSS 定位位置，ITS 可以推導出公共汽車的預計到達時間，以改善用戶體驗並提高公共交通使用率。此外，公共汽車的 GNSS 定位數據能在揭示交通堵塞的位置和時間方面發揮一定作用。因此，GNSS 數據被用於交通信號規劃的整體設計，以減少交通擁堵。然而，如果交通工程師採用錯誤的數據，他們可能會設計出失效的演算法。因此，GNSS 數據的準確性和完整性是需要考慮的重要因素。
本項目旨在開發一個GNSS協同定位系統，有效利用香港現有的智能城市數字基礎設施，解決數據不準確和不可靠的問題。地政總署開發的三維城市模型和交通部開發的公共汽車物聯網 （IoT）是發展本項目提出的GNSS協作定位系統的關鍵。三維城市模型可以用於推導 GNSS 信號如何在城市環境中進行傳播及反射，這有助於減輕有害的信號多徑效應。當物聯網連接引入了GNSS大數據後，我們能夠開發人工智能（AI）演算法，智能地（以數學和統計學的方式）提高所有公共汽車和小巴的GNSS軌跡的準確性和可靠性。
簡而言之，我們將開發一種GNSS協同定位演算法，該演算法使用雲伺服器中的數據，並基於 3D 城市模型、人工智能和物聯網進行開發。在即將到來的數字時代，本項目所提出的系統將在提供準確可靠的絕對位置資訊方面發揮不可替代的作用。
項目編號: R6003-21
項目名稱: 時空圖神經網絡的趨勢預測：理論及其在天氣和電力負荷預測中的應用
項目統籌員: 楊瓞仁教授（科大）
摘要
許多現實世界的應用需要同時對系統的空間和時間維度進行建模。例如，模擬特定時間段內高速公路網絡中交通模式的變化或流行病傳播模式的發展均需要時空建模。除了對已經發生的事件的行為進行建模之外，時空趨勢預測更進一步地為未發生的事件做出預測。由於時空趨勢預測在廣泛的現實世界應用中普遍存在，本項目旨在通過進行高影響力的研究來推進最先進技術的理論和應用方面，這些研究可以在中短期內在現實世界中產生實際影響。
在這個項目中，我們將開發時空圖神經網絡 （GNN），它使用圖來模擬空間域中實體之間的交互。特別是，我們將探索循環神經網絡和transformer網絡的基於圖的擴展，它們可以在進行長期預測時提高模型的準確性和確定性。具體來說，我們將把對抗性學習（機器學習中一個令人興奮的新主題）的最新想法融入到這些模型的設計中。
基於所提出的時空GNN，我們將與負責為城市提供天氣預報服務的政府部門香港天文台合作，開發用於天氣預報應用的特定趨勢預測模型。此外，基於天氣預報和與應用相關的其他類型的數據，我們將擴展趨勢預測模型的應用範圍，以涵蓋智慧城市應用中的其他預測任務。特別是，我們將與香港兩家電力公司中較老的港燈合作，將它們應用於電力行業預測中遇到的問題。
對於天氣預報和電力負荷預測應用，我們將啟動試點研究，以廣泛、全面地評估和比較我們的模型與在我們的組織合作夥伴的運營系統中運行的現有方法。我們預計試點研究的結果將為組織合作夥伴的後續技術路線圖提供指導，使他們能夠將開發的技術納入其運營系統，以產生現實影響。
項目編號: R7003-21
項目名稱: 以光學和計算技術應對微塑料和納米塑料的污染
項目統籌員: 林彥民教授（港大）
摘要
「消失在海裡：塑料都去了何處？」這篇於2004年發表在《自然》期刊上的文章首次使用了「微塑料（MP）」一詞用以指代粒徑小於5毫米的塑料碎片，並提醒人們注意環境中這些幾乎肉眼不可見的污染物。然而，微塑料顆粒物直到近幾年才逐漸走入公眾視野，並出現在一些研究專著中。難以對其污染進行科學的定量測量成為了這其中主要的絆腳石。不僅如此，專家們認為那些更加細微的粒徑小於1微米的納米塑料（NP）在環境中存在得更為普遍，應引起更多的關注。不幸的是，公眾對於它們的來源、傳播途徑、富集程度以及影響等知之甚少。
在本項目中，我們作為一個由領域和技術專家組成的跨學科團隊，通過開發成像、光譜學和計算學工具來獲取微塑料和納米塑料的一手信息。我們需克服成像技術中存在的不同種的挑戰，來採集塑料的面形、維度、成份組成等物理信息。我們致力了解塑料表面上的微生物定植，並解釋其在塑料分解機制中以及作為潛在病原體載體時的作用。我們也會通過提升光譜分析技術，來高通量地進行塑料種類以及其在環境介質中曝光度的篩查。然後，我們計劃將這些物理、生物和化學信息整合到一個多模態計算系統中，從而進行有效的信息查詢和毒理分析。上述科學研究將大大幫助我們探索如何達至有效地對抗微塑料和納米塑料污染這最終目標。
項目編號: R7028-21
項目名稱: 父母勞工移民的長期影響：東南亞家庭的福祉，債務與可持續性
項目統籌員: Lucy Porter JORDAN博士（港大）
摘要
勞工移民及其家庭的福祉狀況對於移民者自身及關注移民福利的政策制定者具有重要意義。本研究調查了在香港擁有超過350,000名移民家庭傭工的兩個主要勞工輸出國 — 印度尼西亞和菲律賓之移民家庭的財務及身心健康狀況。儘管現有證據表明父母移民的短期影響因父母移民情況及其他家庭情況而異，但目前學界對父母移民為留居於原籍國的移民家庭兒童及其他家庭成員帶來之長期影響的相關研究仍相對有限。本研究旨在擴充對父母移民問題的理解，並為勞工移民輸出國及香港等勞工移民輸入地的有效移民政策制定和實踐發展提供切實可需的證據。
本研究基於一個既有關於東南亞兒童健康及移民父母（CHAMPSEA）的混合方法研究計劃對東南亞家庭福祉、移民和債務三者間的關係進行擴展調查。本研究持續追蹤分別於2008年及2016年接受過本項目採訪的印度尼西亞和菲律賓家庭，並不斷收集新的研究數據。此外，本研究確認當前全球流行的新型冠狀病毒肺炎疫情已導致勞工移民的計劃外遣返和收入下降，並可能對跨境家庭產生負面影響。
本項目與聯合國國際移民組織全球和國家辦事處的密切合作以及與不同政府、包括社區組織在內的利益相關者的持續接觸將確保本研究對不同持份者產生廣泛影響。本項目的研究結果將與在勞工移民輸出國的留守移民家庭、非政府組織、香港的政策制定者以及移民家庭傭工服務提供者等分享。
項目編號: R7031-21
項目名稱: 香港、東亞和東南亞緩減傷害毒品政策之路途：原則、過程和實踐
項目統籌員: Karen Ann LAIDLER教授（港大）
摘要
在過去的二十五年，香港見證了非法毒品使用發生的急劇變遷，從主要使用海洛英到不同類型的精神科藥物。這些轉變與世界其他地方相似，包括東亞和東南亞。同時，有關地方和區域的毒品政策和戒毒復康服務都基於全面禁毒原則，即人們必須停止所有非法藥物使用行為。儘管這原則可能是最終目標，但毒品政策也必須回應毒品使用者的風險和需要。本研究將基於緩減傷害和維護毒品使用者福祉的原則，旨在制定和實施以研究指導的政策和計劃策略。
建基於研究團隊以往的以影響為導向之研究，這個為期三年的項目包括兩個部分。第一部分側重於香港，旨在為前線社工制定和實施以研究指導的政策和計劃策略。本研究團隊將首先根據毒品使用者和前線社工的採訪，取得毒品使用的趨勢和相關問題的基線。這些資料將構成為前線社工制定和提供關於緩減傷害的培訓計劃之基礎。本研究團隊將再訪問服務使用者和前線社工，以評估在接受有關緩減傷害的培訓和獲得有關知識後，前線社工在工作實踐上有否及如何轉變，並會就此修改培訓材料供行內其他前線社工使用。
本研究第二部分以東亞和東南亞區域為重點，並以本研究團隊過去七年的緩害和毒品政策培訓為基礎。通過以往的培訓，本團隊已經在東亞和東南亞建立了一個政策制定者和相關從業人員的網絡，他們擁有處理毒品政策問題的知識和經驗，因此能夠有效地進行合作。這部分的目的是建立一個區域性的藥物政策研究影響中心。本團隊將首先舉辦專業培訓，利用已建立的網絡與地區的其他人士接觸。這些活動將側重於區域毒品政策中的關鍵優先議題，評估已知（或未知）的事情，並協助成員的能力建構以促進改變。然後，這些活動將成為研究創新中心的基礎，成員合作制定研究議程，從各自國家收集數據，並共同建立整體區域概況和合適的行動計劃。
項目編號: R7035-21
項目名稱: 實現保密在線通訊的可信賴量子裝置
項目統籌員: Giulio CHIRIBELLA 教授（港大）
摘要
量子密碼學有望在我們的通信技術中帶來一場革命，它能提供基於自然基本定律的強大安全性。這種安全級別對於保護當今的敏感信息 — 例如人口普查數據、醫療數據和工業計劃 — 在未來更強大的計算資源下不被解密至關重要。在短期內，量子密碼學已經可以助力廣泛的應用，例如電子商務、安全互聯網瀏覽、在線通信、在線遊戲和在線投票。量子密碼系統在保護銀行交易、選票以及最近的電話和視頻會議中已有成功應用。如果得到廣泛實施，它們可以造福整個社會，帶來前所未有的安全性，並開闢量子增強產品的新市場。
儘管如此，量子安全的全部潛力尚未實現。對於商業應用，安全的前提是設備要按照其規範運行。而新一代量子協議，稱為設備獨立（DI）和半設備獨立（SDI），即使在設備由黑客自己製造的極端情況下也能保證安全。然而，DI/SDI 協議目前離實用還很遙遠。本項目的目標是繞過 DI/SDI 密碼學的障礙，使其更貼近企業和普通用戶。為了實現此目標，我們組建了一支世界一流的團隊，其中包括來自國際量子技術理論中心（格但斯克）、斯德哥爾摩大學和布魯塞爾自由大學的頂尖專家。基於涵蓋理論和實驗的獨特專業知識，我們將開發用於密鑰分配和隨機數生成的安全協議，它們可以在中等大小的設備上實施，同時容忍噪聲、不完美的初始種子和測量設備中的缺陷。
該項目將在香港建立本地在量子密碼學領域的專業知識，並有可能在不久的將來催生新的初創企業。長遠而言，量子增強通訊系統的發展將有助於創造一個安全的數字空間，並加強香港在科技和金融領域的領導地位。
項目編號: R7036-21
項目名稱: 誘導性多能幹細胞來源的間充質基質細胞在心力衰竭治療中的治療應用
項目統籌員: 謝鴻發教授（港大）
摘要
人間充質基質細胞 （MSC） 是最早應用於「再生醫學」的祖細胞之一，也用於一系列免疫和炎症介導的疾病的免疫調節治療。 然而，成人體細胞組織來源的MSC，如骨髓和脂肪組織，在培養中容易衰老，在質量（基因表達、分化和增殖）方面具有很大的批次間差異，並且重複性招募和資格認證捐贈者花費巨大，阻礙其臨床應用。 為了克服這些限制，我們香港大學（HKU）的研究團隊是世界上第一個成功地從人類多能幹細胞，包括人類誘導多能幹細胞（hiPSC）中衍生出不同的MSC細胞系的團隊之一，並進行了多種心血管疾病的臨床前研究。在這個項目中，我們計劃在香港大學的良好生產規範（GMP）實驗室製備臨床級 hiPSC-MSC，用於治療心力衰竭的臨床前和臨床研究。