第十四轮计划之研究项目摘要

学科领域:生物学及医学
项目名称:新一代医用磁共振成像技术中心
项目统筹员:吴学奎教授(港大)

摘要

磁共振成像(MRI)是现代医疗保健领域最具变革性的医学创新之一。它具备非侵入性与非电离辐射的特性,能对组织结构与病理变化提供高度灵敏且特异性的分析。MRI 可应用于中风、癌症等疾病的诊断与预后评估、全身各器官损伤与疾病评估,以及可用作介入治疗引导。然而,尽管 MRI 具有显著的临床价值,其可及性仍受限制,未能充分发挥其医疗潜力,这主要归因于传统高场(1.5/3 特斯拉)超导扫描仪在采购、安装及运作维护方面均涉及高昂成本(通常单机售价高达1500-2000万港元)。以香港的公营医疗体系为例,病人一般轮候 MRI 检查的平均时间长达 12 至 18 个月。

本团队将建立一个研究中心,致力于开发具颠覆性的MRI技术,以推动其在医疗服务中的普及化及广泛应用。本项卓越学科领域计划项目汇聚来自香港与全球顶尖的 MRI 物理学、工程学、影像运算、人工智慧及临床医学专家,致力研发高度简化且具智慧化的MRI 技术,旨在打造新一代普及化、以病患为本并由运算驱动的扫描仪,从而彻底改变医疗服务的提供模式。我们的长期目标是透过颠覆性创新实现 MRI 检查的普及化,并在香港及大湾区培育下一代 MRI 技术的专业人才。本项目将有助确立香港作为大湾区以至亚洲地区医疗科技创新枢纽的地位。


学科领域:工程学
项目名称:智能制造研究中心
项目统筹员:黄国全教授(理大)

摘要

为实现香港「新型工业化」策略,本卓越学科领域计划项目汇聚先进制造、物联网智慧技术与人工智能三大前沿领域的世界级顶尖团队,成立智能制造研究中心。本中心旨在探索促成智能制造立足工业3.0、突破工业4.0并迈向工业5.0的充分与必要条件。本项目的愿景是让未来的智能工厂能像汽车配以导航系统般智慧运作,通过系统的数字空间与物理空间的实时互操作,确保以最具韧性的方式制造新产品。其目标为使用数字-物理智能技术,将制造流程的时空分切成单元,以大幅降低制造系统的复杂性与不确定性,并以最简单的算法实现最具韧性的制造决策。本项目包含四项关键创新点。第一是数物计算机,提供针对制造业务的「5M」要素(人、机、料、法、测)进行数字孪生构建与运算的软硬件。第二是将「乱序执行」算法引入数物计算机,以全新方式管理工厂运作;基于数字物理中的可视化与时空可追溯,其内存中的「环视」机制将不确定性与运算复杂度降至最低。第三是领域专用大型模型与面向应用的智能体,先针对选定的制造情境进行开发与训练,继而部署至制造资源层级中的端—边—云数物计算机。第四是利用生成式AI赋能的数物计算机,将制造单元升级转化为具身智能微型工厂,并透过路由器与网关互联,形成元联网。元联网能像互联网处理数据般在制品加工。数字-物理智能技术能重新定义并简化复杂的制造作业与决策难题,为制造产业带来高效能与高韧性解决问题的契机。


学科领域:自然科学
项目名称:香港中子散射中心
项目统筹员:王循理教授(城大)

摘要

纵观人类历史,新材料的发现与发展,往往是技术突破的基础,而材料的性能则受其内在结构与动态所支配。中子散射是一种强大的实验技术,可在不同的长度与时间尺度上掌握材料的结构与动态。

中子散射技术的发展,始于 1940 年代末期,由柯利弗德・G・舒尔(Clifford G. Shull)与伯特伦・N・布罗克豪斯(Bertram N. Brockhouse)两位博士领军推动;他们亦因此于 1994 年获颁诺贝尔物理学奖。中子能揭示原子位于何处,以及原子在做什么,也就是材料的结构与动态。与其他实验方法相比,中子散射具有数项鲜明优势。首先,中子对大多数材料具有很强的穿透能力,因此,中子散射的结果能代表所研究材料的样本本体。同样基于此原因,结合各种样本环境的实验亦可轻易实行。这些特性令真实材料能于贴近实际运作(往往为极端)的条件下,进行原位运行研究。第二,中子对轻元素(如氢、氧、锂及碳)十分敏感。中子对氢的敏感特性已被广泛用于精确定位氢原子,从而在软物质及生命科学领域带来广泛应用。第三,中子具有自旋与磁矩,使其成为研究磁性的理想探针。第四,热中子与冷中子的能量范围与原子运动的相应能量尺度相当,因此,中子散射被用作研究材料中动态过程的独特工具。这些研究为我们理解材料中的复杂交互作用作出了原创性贡献,涵盖从超导体中的磁性到复杂流体与生物系统中的动力学。最后,也同样重要的是,中子散射具有直接的工业应用价值。其中一个著名例子是对工程构件进行非破坏性的残余应力映射,可提供关键数据,用于社会中重要设施(例如高速列车或核反应炉)或基础建设(例如桥梁)的安全性与寿命评估。

本项目的总体目标,是透过成立「香港中子散射中心」(Hong Kong Centre for Neutron Scattering, HKCNS),推动本港在相关前沿领域迈向国际卓越水平。本项目建基在与中国散裂中子源的坚实伙伴关系及紧密合作之上;中国散裂中子源是一所位于东莞、距香港以北约 70 公里的世界级设施。中国散裂中子源的落成使用,令中国与美国、英国及日本并列,成为全球仅有的少数能提供脉冲中子源作研发的国家之一。香港中子散射中心将作为以香港为基地的枢纽,透过以下方式推动香港各界使用中国散裂中子源:(i) 建立具关键规模的仪器专业能力与统筹协作研究计划;(ii) 发展新方法学、仪器设计概念及先进的数据分析能力,以产出具高影响力的研究成果;以及 (iii) 为香港日益增长的用户群提供系统化的培训与支援。


学科领域:生物学及医学
项目名称:安全, 可持续和合法野生动植物贸易研究中心
项目统筹员: Juha Merilä教授(港大)

摘要

全球生物多样性、公共卫生及生态系统完整性正面临严重威胁,这些威胁包括不可持续性,缺乏规管,且往往牵涉到犯罪性质的野生动植物贸易。香港作为全球主要的贸易门户及中转枢纽,处理并转口数量庞大的野生动植物产品及活体动物。为应对上述挑战,新成立的「安全、可持续和合法野生动植物贸易研究中心」(Centre for Safe, Sustainable and Legal Wildlife Trade)致力开创前沿、以科学为基础的解决方案,以建立一个安全、合法且免受疫病风险影响的贸易生态系统。本项目由项目统筹员 Juha Merilä 教授主导,并以香港大学保育鉴证实验室(Conservation Forensics Laboratory)为依托。本研究计划建立一个跨学科联盟,汇集来自生态学、计算机科学、法律、公共卫生、社会学和非政府组织等领域的世界级专家。项目获批为期一年期的探索研究拨款,将会在十二个月的执行期内聚焦研究野生动植物贸易的三大策略方向:藉鉴证科学确立合法性、藉先进疾病筛查保障公共卫生,以及确保贸易的长远可持续发展。透过融合尖端科技与社区参与及政策倡议,本中心旨在将香港打造为生物多样性管理及安全生物贸易的区域典范与全球领袖。