主題1： 剖析疾病及疾病預防
項目名稱： 動脈硬化性血管疾病的單細胞多組學研究-縮小基礎研究至臨床應用兩者間的差距
項目統籌者： 黃聿教授（城大）
摘要
動脈粥樣硬化是人類生命健康的首要威脅，給香港乃至全世界帶來沉重的社會和經濟負擔。每年，香港及世界其他地區分別有9 700人及1 800萬人死於動脈粥樣硬化血管疾病。動脈粥樣硬化作為一種漸進的慢性炎症疾病，具有較長的無症狀期；當病情發展到不可逆轉的後期會導致心臟病和中風等致命性後果。因為當前對動脈粥樣硬化斑塊形成的致病機制認識仍不充分，限制了對疾病的早期診斷和治療手段的發展。因此，全方位地探索動脈粥樣硬化發生和發展過程中的分子機制，以及研發可靠、簡便、經濟的早期動脈粥樣硬化檢測方法對人類健康和社會發展至關重要。
動脈粥樣硬化的發生涉及多個器官，並與代謝紊亂密切相關。傳統的研究方法難以全方位揭示動脈粥樣硬化的複雜發病機制。因此，迫切需要開發新的技術手段來應對這些挑戰。
我們的研究團隊將採用尖端的單細胞多組學技術來揭示血管和代謝器官中單個細胞的生物信息。這些信息將用於發現新的細胞亞群、分子事件、以及動脈粥樣硬化發展過程中涉及的細胞與細胞或器官與器官之間的信息流通。
此外，我們近期還開發了追踪血液循環中蛋白和細胞的來源和去向的新方法。這項創新性技術將加快我們對動脈粥樣硬化生物標記的識別，並探索在疾病發生過程中的細胞、組織、器官之間的相互作用，從而為動脈粥樣硬化的早期診斷和精準醫療的發展鋪平道路。
爲了促進新研究成果向臨床應用的轉化，我們與當地醫院和頂級製藥公司達成策略合作，並建立了高通量測序平台，這一平台將用於篩選動脈粥樣硬化的生物標記和研發相關藥物。我們將致力於推動香港及其它地區的心血管和代謝健康事業的發展。
主題1： 剖析疾病及疾病預防
項目名稱： 鼻咽癌免疫微環境的研究
項目統籌者： 關新元教授（港大）
摘要
鼻咽癌是華南地區包括香港常見的惡性腫瘤之一，它與第四型人類皰疹病毒潛伏感染高度相關。鼻咽癌腫瘤復發和化療耐藥仍然是鼻咽癌臨床治療的主要挑戰，免疫治療和化療相結合已成為一種有前景的治療策略。儘管腫瘤組織中有淋巴細胞大量浸潤，多項單細胞測序研究表明鼻咽癌中存在抑制性腫瘤免疫微環境。臨床治療發現，只有20-30%的鼻咽癌患者對PD-1 / PDL-1的免疫治療有反應。由於缺乏可靠的治療前藥物有效性評價模型和患者分層的可靠臨床前模型，免疫治療對鼻咽癌未顯示出令人滿意的臨床療效。因此，在更好地了解腫瘤免疫微環境的基礎上，制定針對患者的治療方案可以提高對晚期和轉移性鼻咽癌的治療效果。本研究包括四個課題︰(1)利用最先進的多組學技術和計算方法，以單細胞時空分辨率研究鼻咽癌免疫微環境，評估免疫抑制性免疫細胞類型以及細胞相互作用與免疫治療療效的相關性；(2)我們將利用成熟的人源化小鼠對腫瘤介導的免疫抑制進行功能和機制研究。我們將特別關注腫瘤誘導的免疫微環境重塑和代謝重編程對T細胞功能的影響；(3)採用多組學方法來研究第四型人類皰疹病毒對免疫微環境及與免疫治療的影響，並通過基因組方法進一步闡明第四型人類皰疹病毒在表觀基因組重編程和免疫抑制中的功能作用；(4)我們將通過測試兩種新的聯合治療，研究開發新型鼻咽癌治療干預措施，並評估治療反應的血液生物標記。我們提出的研究將基於對癌症進展和治療反應的準確預測以及個體鼻咽癌患者的特定目標，在治療中推進個人化策略和精準治療，這些最終將帶來重大突破，以更高的功效、更低的毒性和更低的成本挽救更多生命。
主題2： 建設可持續發展的環境
項目名稱： INTACT: 沿海城市智能式熱帶風暴減災系統
項目統籌者： 倪一清教授（理大）
摘要
面對日益加劇的熱帶風暴，沿海城市面臨著日益嚴重的颱風災害風險。與此同時，隨著人口持續增長和氣候變化，沿海城市的受災風險也在不斷增加。作為大灣區人口最稠密、最發達的城市之一，香港在2018年的超強颱風山竹中遭受的經濟損失遠超過其他大灣區城市。高樓大廈外牆及內部建築的破壞導致城市設施和商業運營暫時陷入癱瘓，居民需要撤離。由於對多尺度複雜城市環境中颱風風險的特性和形成機制認識有限，幾乎沒有任何一個沿海城市從系統層面出發，建立智能化的防災減災措施。缺乏對未來颱風風險的識別和管理令沿海城市遭受颱風不可逆的損傷，以致對城市安全、居民生活品質以及經濟活力造成了嚴重衝擊。因此，實時的颱風風險預警和城市韌性評估系統對香港及其他沿海城市的可持續發展至關重要。
本項目將從城市環境中颱風風險的傳播機理出發，建立一套智能熱帶風暴韌性系統，以減輕颱風造成的損失。值得一提的是，本項目將設計一個框架，能夠通過稀疏測量有效及準確地評估湍流，並量化複雜城市空氣動力學引起的城市環境颱風風險。目前尚未有對城市復原力進行定量評估的技術，新興建築群對鄰近地區氣流的影響也尚未被確定。本項目將填補城市韌性量化評估體系的空白，建立實時城市颱風風險預警和管理分析框架，融合城市空氣動力學、氣候模擬、風工程、流體力學、結構工程和監測等多學科專業知識，以揭示颱風引起的湍流流動和城市風險的潛在成因。同時，結合香港特有的高密集樓群，考慮風壓-風載碎片-雨水連鎖效應，提出新的颱風損害發展機制。項目成果將進一步指導沿海城市可持續城市發展的教育計劃、規劃藍圖和政策建議。
主題2： 建設可持續發展的環境
項目名稱： 數字孿生智能化滑坡風險應急管理
項目統籌者： 張利民教授（科大）
摘要
滑坡是世界上最具破壞性的自然災害之一。過去40年，降雨和地震引發了全球約85%的致命滑坡，造成了超過18萬人死亡。作為一個人口稠密的山區城市，香港自1984年來遭受了13 300宗天然山坡和8 200宗人造斜坡山泥傾瀉，造成了大量的人員傷亡和經濟損失。僅一場極端暴雨或強烈地震就能引發成千上萬處滑坡：如2008年6月暴雨在香港引發了超過3 100處山泥傾瀉，對全港造成了嚴重破壞；2008年汶川大地震引發了20萬處同震滑坡，使災區進入了長達十幾年、以滑坡為主導的地質災害活躍期。面對氣候變化下愈加頻繁的極端暴雨和強烈地震引發的持久性滑坡災害，必須研發新的滑坡應急風險管理理論和技術，以保障公共安全和社會可持續發展。
本項目組織了來自學界、政府、業界的專家，涵蓋岩土工程、建築資訊科學、計算機科學、遙感、水文、地質、交通、應急管理、社會科學和公共政策等學科，共同解決如何在數字時代科學管控滑坡風險的難題。本項目旨在 (一) 開發覆蓋香港全境的斜坡數字孿生系統，用於感知、模擬和展示滑坡災害過程，並協調全社會災害應急反應，(二) 建立數字時代災害風險應急管理科學的新範式。項目的三個主要研究任務為：(i) 構建斜坡安全數字孿生系統，(ii) 開發用於模擬滑坡全過程及社會應急反應的數字孿生模擬器，(iii) 建立數字時代應急風險管理理論體系。本項目將建立一個由物理模擬驅動的城市規模數字孿生系統，結合智慧感知、通信集成網絡和數字孿生引擎等新技術，形成開創性的城市級實時滑坡風險評估方法和應急決策理論。
本項目建立的斜坡數字孿生系統將具有重大的全球影響力，可擴展到更多類型災害(如地震、洪水、颱風)和危機(如流行病、交通危機)的風險管控，並能應用於全球滑坡災害易發區，如川藏鐵路走廊。研究成果將增強香港和其他地區現有斜坡安全系統的抗災能力，開創數字時代災害應急管理科學新領域，推動城市向智慧化、可持續和韌性化方向發展。
主題4： 促進對香港起重要作用的新興研究及創新項目
項目名稱： 高性能協同邊緣計算框架、方法及其在智慧城市中的應用
項目統籌者： 曹建農教授（理大）
摘要
新興的先進智慧城市應用例如自動駕駛和工業物聯網產生大量數據並需要低時延的數據處理。根據思科，到 2025 年這類型數據的75%將在網絡邊緣產生及處理。邊緣計算是一種高效的技術，通過將數據處理從遠程雲端推送到更接近數據源的邊緣節點(邊緣服務器、基站、路邊單元等)來達到低時延數據處理的要求。高德納預計，邊緣計算將成為未來十年科技改革和產業變革的重要驅動力。邊緣計算也是新興算力網絡的核心技術，算力網絡期望雲科技、人工智能和邊緣節點能融合並形成一個泛在的計算平台。
然而，現有的邊緣計算研究主要集中在雲平台、邊緣節點、邊緣設備之間的縱向協作，而忽視了邊緣節點之間的橫向協作，衍生出整體資源未優化、服務覆蓋受限、性能參差不齊等問題；更不能為對人工智能服務需求甚高的先進智慧城市應用的程序開發、部署和維護提供足夠的支持。
在這個項目中，我們提出一個協作邊緣計算框架以支持先進智慧城市應用的超低時延、大規模部署和動態存取的需求。協作邊緣計算框架旨在通過建立和管理大量邊緣節點的網絡，並提供新的功能讓地理分佈邊緣節點共享計算和數據資源，協作執行應用任務來構建未來泛在的計算基礎設施。
我們將系統地研究具有挑戰性的問題，提出架構、方法論和技術，並開發高性能系統來解決這些具有挑戰性的問題，包括可擴展的資源管理、資源異構性、大規模任務排程和使用者友善的應用程序支援。更具體地說，我們會(1)設計和開發新穎的分佈式資源管理系統以實現高效的資源共享，(2)設計大規模邊緣節點上的高性能任務排程算法以實現高效執行，(3)設計通用編程模型和運行時支援以實現高性能邊緣人工智能模型訓練和推論。為了評估協作邊緣計算框架，我們將與我們的企業合作夥伴(包括香港科技園、華為、阿里巴巴和 Esri)合作，實施和部署協作邊緣計算框架並開發邊緣地理信息系統和人工智能服務來支持智能交通應用。
這項目的獨特性和新穎性在於戰略性地針對最關鍵的科學挑戰，以系統方法開發創新的解決方案，包括新方法、算法和現實世界的測試平台。這個項目恰逢其時，為香港建立新一代計算基礎設施提供了巨大的潛力。憑藉有關領域經驗豐富的世界領先研究人員組成的強大團隊，我們有信心這項目將會成功。
主題4： 促進對香港起重要作用的新興研究及創新項目
項目名稱： 突破先進三維集成電路之銅混合鍵合技術瓶頸
項目統籌者： 李連忠教授（港大）
摘要
物聯網的快速發展需要使用到新一代集成電路，它們勝在體積更細小、更便宜、消耗更少的電力，並且具有更多的功能。目前集成電路的發展主要集中於尺寸微小化（也就是摩爾定律），但這樣很快就會達到物理極限。先進的半導體公司目前通過使用金屬微凸塊和直通矽晶穿孔垂直堆疊矽芯片，即所謂的三維封裝技術，以縮短晶片間連接的距離從而實現晶片系統性能優化。為了進一步提高性能，將來的大趨勢會是以銅混合鍵合的新技術（直接連接兩個晶片內的銅導線）來製造更先進的三維晶片。這項技術可以匹配不同功能的晶片（稱為異質集成），因此大幅拓展了晶片的應用，為人工智能、中央處理單元、圖形處理單元、現場可程式設計閘陣列、挖掘處理器、遊戲處理器和圖像感測器在內的高端應用程式提供新的晶片架構。
全球三維晶片市場預計從2016年的40.46億美元增長到2023年的104.77億美元，複合年增長率為17.18%。如果能夠克服銅混合鍵合的技術限制，則市場預計將增長更快。為實現發展香港成為未來科技中心的願景，推動銅混合鍵合技術的研究勢在必行。
銅混合鍵合目前面臨的主要挑戰是：(1) 商用晶圓鍵合機目前提供幾百納米至幾微米的對準精度，對準精度需要大幅提升；(2)鍵合準精度不足會遇到可靠性和低良率的問題；(3)銅鍵合通常需要高溫及高壓和應力，容易導致金屬和介電失效；以及(4)用於大規模生產的非破壞性線上檢測缺陷仍不夠高效率。
本研究團隊旨在克服銅混合鍵合的一些技術瓶頸，以幫助香港的再工業化。其主要目標包括：(1)為先進的三維晶片開發具有約60納米精度的鍵合對準方法，為未來的三維晶片開發更高精度的方法；(2)開發銅電鍍配方和低熱預算／低應力鍵合工藝，以提高生產率／產量／可靠性；(3)開發帶有人工智能學習的超聲陣列成像方法，用於快速、非破壞性和高解析度的線上缺陷監測；以及(4)協助產業進行晶片鍵合測試，並在自行設計的邏輯-存儲系統、和光子-矽晶片中展示異質集成的工藝。
探索研究項目
主題1： 剖析疾病及疾病預防
項目名稱： 腸道菌群-宿主共代謝失衡在代謝相關脂肪性肝病中的研究
項目統籌者： 賈偉教授（浸大）
摘要
代謝相關脂肪肝病與二型糖尿病共存並協同，增加了不良臨床結果的風險。最近，宿主與腸道菌群之間的代謝互作引起了顯著關注，成為一個前沿的研究領域。本研究的目標是揭示代謝相關脂肪肝病與二型糖尿病之間的分子聯繫，特別關注宿主-腸道菌群相互作用的方向。這研究將通過探索這些相互作用，確立香港為代謝相關脂肪肝病和二型糖尿病轉化研究的領先地位。
主題3： 加強香港作為地區及國際商業中心的策略地位
項目名稱： 增強香港金融業整體合規科技能力 促進央行數碼貨幣和數碼資產的規管及基礎設施設計 藉以提升香港作為全球金融中心的地位
項目統籌者： 譚嘉因教授（科大）
摘要
合規科技(Regtech)是金融科技(Fintech)的分支，泛指有助推展監管要求的相關技術。作為一種正面的外部影響，合規科技可以通過加強審計性及可追溯性，提高效率及生產力。合規科技處於政策、監管、金融服務及科技的交界，有利香港作為主要國際金融中心的持續發展。合規科技不僅提出根本性議題啟發知識探索，也提供了大量機會，讓知識轉化為惠及社會的創新成果及措施。本項目採用「問題為本，影響力為導向」的方法，以界定其研究範圍、成果，以及與香港主要合規科技持份者的協作結構。通過廣泛諮詢監管機構、政府部門、執法機構及業界，啟導本項目的構思，以及定義研究任務。為開拓新知及滿足金融業現時及未來的需要，項目團隊將聚焦三個主題：(1)促進金融業全面採用合規科技，特別是中小型的持牌公司，(2)加強監管領域內部及跨監管領域的數據共享，以及(3)發展數碼資產，並以央行數碼貨幣以及虛擬資產交易及服務的監管作為重點。這些主題相互關聯、相互依賴。首先，三個主題的科技成果，可通過為中小型持牌公司而設立的共享開源平台分享予不同團隊成員使用。各研究任務中開發得出的新演算法及模型將陸續加入該平台。其次，從使用首個主題中所設立的平台的中小型持牌公司收集所得的行為及交易數據，可為另外兩個主題提供有用資料，以啟動正向反饋循環。第三，圍繞合規科技的採用而制定的政策文件及報告，將整合三個主題下不同任務的結果。項目揭示的洞見將以學術期刊、會議論文集及演示等方式發布，並通過創新原型、概念證明系統及參考分析模型付諸實踐，從而滿足行業及監管機構的需要。香港的合規科技已邁進關鍵發展階段，惟發展步伐落後於其他金融中心。藉著拓展合規科技相關的知識及協助金融業發揮合規科技潛藏價值，本項目將促進這方面的發展。
主題4： 促進對香港起重要作用的新興研究及創新項目
項目名稱： 納米磁性的多模鑽石量子傳感研究
項目統籌者： 劉仁保教授（中大）
摘要
量子傳感利用探針的量子特性來提高探測性能。由於它僅需要對較小的量子系統進行控制和測量，並且在量子態預備、控制和讀出過程可以容許一定程度的誤差，量子傳感有望在五至十年內得到實際應用。由於其優異的量子相干性、材料的穩定性、以及可適用於惡劣、複雜環境（如液體、酸性及高溫環境），鑽石量子傳感器可提供廣泛應用，如納米磁強計、納米溫度計、生物傳感、機械傳感及導航。它們還具有同時測量多個參數的能力。本項目將發展基於鑽石的多模態量子傳感，並將其應用於解決磁性納米材料（即尺寸、結構或厚度小至百萬分之一毫米的材料）研究中的重要問題。磁性納米材料的研究對基礎科學（特別是凝聚態物理和材料科學）具有重要意義，並具有廣泛應用前景（如信息存儲、量子存儲、力磁傳感器、納米材料的熱學、結構和力學性能的磁讀出等）。然而，此類研究要求極高的探測靈敏度和極高的空間分辨率，並且要求能夠分辨熱、力、磁、結構等多種因素的影響，因而極具挑戰。基於鑽石的多模態量子傳感特別適合解決磁性納米材料研究中的挑戰。
爲完成本項目，我們組成了一個擁有多位世界知名專家的合作團隊。我們開發了獨特的多模態鑽石量子傳感器，並在二維和超納雙相材料方面取得過重要發現。我們將發展多參數量子傳感理論和深度學習算法，以從嘈雜複雜環境中提取有用信號，並將集成基於鑽石的多模態量子傳感和原子力顯微鏡成像和納米操控技術。運用原子力顯微鏡我們可在納米材料中産生可控可逆的形變及結構轉變，進而研究在二維和納米材料中的力-磁效應。使用快速激光加熱和冷卻，我們可以實現高溫量子傳感並將其用於研究納米尺寸顆粒的結構和磁轉變的瞬態過程。我們將分析數據中所含高階統計關聯，以發現磁性漲落的不同模式特徵。通過使用這些獨特而新穎的量子傳感方法，我們將解決納米磁學中的關鍵問題，包括二維、納米結構和納米顆粒磁體的磁躍遷、磁漲落及其與應變、結構轉變、及溫度變化的相互影響。這些效應不僅可以推動開發高性能功能材料和器件，而且對理解量子多體物理也具有重要意義。