项目编号： C1002-24WF
项目名称： 自主合成的胆囊收缩素B受体激动剂对阿兹海默症小鼠记忆形成与记忆存储的长期治疗作用
项目统筹者：贺菊方教授
院校名称：香港城市大学
项目摘要
阿尔茨海默病 （AD） 是痴呆的主要原因。顺行性遗忘症，即无法形成新的记忆，是痴呆症的一个主要症状。内嗅皮层 （Ent） 是 AD 患者最早的脑萎缩部位。团队发现 Ent 通过释放胆囊收缩素 （CCK） 在新皮层中启用记忆编码。CCK 敲除小鼠表现出与 AD 小鼠相似的顺行性遗忘症，可以通过系统给药 CCK-B 受体激动剂来挽救。在团队最近的 CRF 研究 C1043-21G 中，团队合成并评估了一系列新的 CCK-B受体激动剂，并确定了一个一流的化合物作为治疗痴呆的候选药物。在这个拟议的项目中，团队将全面阐明候选药物对 AD 的挽救作用。团队还将调查长期治疗是否会减缓 AD 进展以及它是否表现出任何副作用。团队的目标是提交候选药物的研究性新药申请，并为临床试验做准备。团队期待发现一种新的AD药物来造福痴呆患者。
项目编号： C1008-24GF
项目名称： 脊髓性肌萎缩中星形胶质细胞脂质代谢的细胞内源性和外源性作用
项目统筹者：刘艾佳教授
院校名称：香港城市大学
项目摘要
脊髓性肌萎缩症（SMA）是导致婴儿和儿童死亡的一个主要遗传疾病，由存活运动神经元 (SMN) 基因突变引起。 SMN 缺失可导致脊髓运动神经元变性，使病人运动功能下降和过早死亡。三种获得许可的 SMA 疗法虽已取得显着进展，但并不能治愈且许多患者反应不佳，表明我们对疾病机制尚未完全了解。近期研究发现SMA 是一种系统性疾病，各种外在影响可加剧脊髓运动神经元变性降解，例如异常的星形胶质细胞。星形胶质细胞在中枢神经系统中发挥着至关重要的作用，调控神经元突触功能、轴突生长和活动。然而 SMA 中的星形胶质细胞的异常作用以及分子调控机制仍不清楚。
合作团队旨在利用先进的多组学技术并同临床资源相结合，建立SMA病人各类亚型的神经肌肉类器官模型和星形胶质细胞。通过探究 SMA 中星形胶质细胞的细胞自主和非细胞自主调控机制，团队将揭示它们对SMA疾病发展、恶化的功能并鉴定SMA 发病机制中的新信号通路。此外，团队将利用 SMA 小鼠模型评估纠正 SMA 星形胶质细胞异常信号传导的治疗潜力。这项研究旨在为增强 SMA 患者的治疗效率和护理提供新的见解和途径。
项目编号： C1013-24GF
项目名称： 具有多种仿生运动模式的多功能全方位移动水下机器人：从理论到复杂水域应用
项目统筹者：景兴建教授
院校名称：香港城市大学
项目摘要
定期检查水下结构的健康状况和损坏机制，如侵蚀、变形和裂缝，对确保公共安全和结构完整性至关重要。但水下环境对于在恶劣甚至危险的环境下工作的专业人员来说，通常都有很大的困难甚至风险。先进且容易部署的机器人系统就是很好的潜在解决方案。然而，由于动态水流或波浪、有机或塑料固体、沙子、海藻、密闭或有限空间，和未知的不确定性等，大多数现有的水下机器人，由于通常是针对深海勘探而设计，难以胜任如此恶劣的水环境中的任务。因此，基于机械工程、控制、计算机、传感器和信号等多学科背景，本项目旨在开发下一代仿生水下机器人系统及其相关控制理论方法，尤其是重点研究新的机器人推进机理和仿生运动机构及建模/控制方法，为最终针对恶劣水环境下作业提供有效的机器人解决方案。
项目编号： C1017-24GF
项目名称： 将有机固体废弃物转化为多种高附加价值生物产品的生物精炼方法
项目统筹者：徐春保教授
院校名称：香港城市大学
项目摘要
根据香港环境保护署的数据，香港每年产生约 120 万吨厨余垃圾和 8 万吨庭院垃圾。然而，这些资源大部分被作为垃圾填埋或焚烧处理，不仅导致垃圾填埋场空间迅速枯竭，而且还造成二次污染。因此，迫切需要开发新技术，对有机废物进行无害化减量化和资源化处理，以生产生物能源和高附加值生物产品，从而实现香港 2035 年实现零填埋和 2050 年实现碳中和的目标。本研究项目将开发一种创新的生物精炼方法，将厨余垃圾和庭院垃圾转化为多种高附加值生物产品，即生物基非异氰酸酯聚氨酯树脂、生物碳材料、绿色 H2/CH4 和绿色化学品。因此，该项目将有助于减少垃圾填埋，减少温室气体排放。
项目编号： C1043-24GF
项目名称： 可信赖的大型语言模型:真实、公平和隐私保护的多面向策略
项目统筹者：赵翔宇教授
院校名称：香港城市大学
项目摘要
大型语言模型在许多领域（如电子商务、医疗保健和金融）中都发挥着关键作用，然而目前这些模型仍面临许多问题，例如生成错误或有偏见的内容，以及可能泄露用户的隐私数据。这些问题严重影响了LLM的可靠性和道德性，限制了它们的广泛应用。为了解决这些问题，这个研究提案计划开发一个多面向的策略，专注于改善语言模型的真实性、公平性和隐私保护。具体来说，研究将设计一系列技术来增强模型的准确性，减少对特定群体的偏见，并保护用户的私人资料。最终，这些方法将被整合成一个统一的框架，使大型语言模型在真实性、公平性和隐私方面都能得到提升。这些努力将促进LLM技术的发展，并使其在全球范围内的应用更加可靠和道德，提升用户的信任和满意度。
项目编号： C1049-24GF
项目名称： 考虑可再生能源和负载不确定性的可靠高效电力系统运行的机器学习方案
项目统筹者：陈名华教授
院校名称：香港城市大学
项目摘要
本研究计划旨在利用机器学习作为基础方法，改善电网整合可再生能源的能力。随着太阳能和风能等可再生能源在电网中的占比不断提升，团队面临三个主要挑战：
首先，准确预测可再生能源发电量和用电负载极具困难性。本项目将运用深度学习技术，开发更优质的预测工具。
其次，电网调度员需要快速决定如何在网络中调度可控发电资源。目前的方法既缓慢又复杂。研究团队计划采用神经网络方案来加快这些决策过程。
第三，在高比例可再生能源的电网中维持稳定的电网频率和电压幅值变得更加困难。研究团队将采用强化学习技术，探索更强大的控制器，以更好地稳定电网。
这些解决方案将与业界伙伴（包括国家电网研究中心）合作进行评估，使用真实世界的数据来验证其效能。
项目编号： C1073-24GF
项目名称： 推进共享自主性：创新未来远程操控系统的协作与感知接口
项目统筹者：骆晓伟教授
院校名称：香港城市大学
项目摘要
建筑行业正面临劳动力短缺和安全表现不佳等持续挑战，凸显了技术进步的迫切需求。远程操作技术作为一种能够远距操作机械的技术，具有革新建筑业的潜力，能够有效地将工人从危险作业环境解放出来。远程操作在建筑业的应用仍面临重大挑战。本研究项目旨在解决这些挑战，开发适用于智能建造的下一代远程操作系统。主要目标包括设计高效数据传输的感知传输界面、开发用于智慧感知与控制的数字孪生框架、通过智慧共享控制机制提升塔吊远程操作的安全性、研究人机信任（HMT）因素以确保操作员与机器之间的有效协作，并开发一个训练系统以赋能非专业操作员掌握远程操作技能。本项目将与全球合作伙伴合作，利用香港作为枢纽推动远程操作技术在建筑业的应用。成功实施此类远程操作系统将为工人福祉和建筑行业的整体发展带来重大效益。
项目编号： C4003-24GF
项目名称： 产前音乐训练以促进产后神经认知发展
项目统筹者：黄俊文教授
院校名称：香港中文大学
项目摘要
胎儿早在妊娠第20 周时就能在子宫内听到声音。研究表明，胎儿在产前接收的音乐和语言刺激与其出生时的神经和行为测试结果存在正相关。这些发现虽然主要集中在出生后不久的测量结果，但与大量研究结果一致，表明产后音乐训练对儿童语言和认知发展具有正面的影响。这项目的主要目标是检视产前音乐训练对新生儿神经发育的影响。团队假设这是促进婴儿在出生后两年内获得更佳语言和认知结果的基础。团队将在香港和深圳招募孕妇和胎儿，进行两组随机对照试验。在研究一中，胎儿在发展语言和认知问题方面风险处于平均水平的孕妇将被随机分配到两种不同强度的产前音乐训练组或被动阅读对照组。训练将从妊娠第26 周开始。胎儿出生时，团队将测量所有新生儿的语音神经编码能力，并在其出生后多个时间点测量语言和认知发展水平。在研究二中，神经发展状况潜在风险较高的胎儿（例如，由于超声波检查结果异常，或母亲患有妊娠糖尿病的情况等）将接受与研究一类似的训练和测试方案。对于这两项研究，团队预期该训练会增强婴儿出生时的语音神经编码能力，并且其更好的语言和认知水平至少会保持到出生后的第二年。由于研究二中的一些胎儿可能会被转介进行胎儿脑部磁共振成像检查，他们的脑部数据及其他基线数据可用于构建预测模型，使用因果森林和其他机器学习方法来预测他们从产前训练中可能获益的程度。产前音乐训练是一个简单的程序，但它可能对儿童的发展产生深远的影响。团队的研究项目采样充分、具前瞻性且以假设为驱动，这将为此类训练实践提供必要的证据支持与规范，从而促进儿童的发展，无论他们的基础能力如何。该项目在香港及其邻近的内地城市开展，此方式将进一步提升研究结果的普遍性与影响力，使其不仅适用于香港本地，更能延伸至更广泛的地区。
项目编号： C4013-24GF
项目名称： 慢性肾病的新型神经免疫轴MNT：从分子机制至临床意义
项目统筹者：邓铭权教授
院校名称：香港中文大学
项目摘要
肾脏神经支配是慢性肾病 (CKD) 的常见特征，与不良的临床结果相关。透过单细胞分辨率更好地了解致病神经支配可能会发现临床 CKD 的新治疗策略。
最近，团队报导了一种名为「巨噬细胞向神经元样细胞转化（MNT）」的新现象有助神经元的生成，其在肾神经支配中的潜在作用尚未被探索。有趣的是，团队通过单细胞RNA 测序在临床样本中观察到 MNT 与 CKD 的严重程度密切相关。更重要的是，团队初步的先进生物资讯学和功能分析发现了 MNT 在肾脏发病机制中的直接作用，揭示了其对 CKD 患者的临床意义。
透过是次多学科协作，团队可将 MNT 的研究范围从基本分子机制扩展到 CKD 背景下的临床意义。基于协同作用产生的发现，团队将开发一种针对 CKD 的精准MNT 标靶疗法，方案已透过临床前模型的药理学概念验证实验证明。因此，本合作的成果将会对 CKD 的科学理解和临床治疗具有高度创新性和临床重要性。
项目编号： C4028-24GF
项目名称： 改造中国农业和粮食系统以减少活性氮排放及其对空气污染和气候变化的影响
项目统筹者：戴沛权教授
院校名称：香港中文大学
项目摘要
本研究旨在评估如何透过改造中国农业和粮食系统来减轻氮污染及其对中国空气质素、人类健康、生态系统和气候的不利影响。过去粮食产量的增长增强了粮食安全并支持了人口增长，但由于农田和牲畜管理效率低下，亦导致了严重的环境后果。农业已成为环境中氮化合物的主要来源，造成严重的空气污染和气候变化，并破坏陆地和水生生态系统。随着中国经济的持续增长、以及迈向多肉的膳食结构转变，粮食供应系统面临满足人口需求和确保环境质素的双重挑战。此外，气候变化本身可能会进一步威胁粮食供应。因此，透过粮食系统转型减轻农业污染、增强气候适应力刻不容缓，但迄今为止，与能源消耗和运输等其他主要环境问题来源相比，这一问题受到的关注较少。
因此，在这个项目中，团队开发一个综合建模和评估的平台，结合电脑建模、观察和政策分析等工具，以更准确地估计活性氮排放的时空特征及其对空气污染和气候的影响。团队全面评估农业和粮食系统转型对中国空气质素、人类健康、农作物产量和生态系统生产力的过去和未来影响。团队还在气候变化的背景下评估各种管理策略的有效性，包括农田和牲畜系统的替代耕作方式、食品消费和膳食变化、以及不同的土地利用政策。在国家和省级政策框架内，团队进一步对不同的转型路径进行成本效益分析，并确定与其他产业政策一致的最可持续策略。团队的研究为中国最佳的农业和粮食系统策略提供重要见解，可以平衡多重经济、社会和环境目标，确保真正的可持续发展。
项目编号： C4038-24GF
项目名称： 开发用于输卵管插管术术后微创防黏连治疗的模块化微型机械人和影像引导介入式治疗
项目统筹者：张立教授
院校名称：香港中文大学
项目摘要
输卵管阻塞是导致女性不孕的主要原因之一(约占25%至35%)。宫腔镜近端输卵管插管术在微创性、操作简便性和再通率方面优于显微外科切除术和吻合术等传统治疗方法。然而，输卵管插管术面临一个重大挑战：67%的非妊娠患者在术后输卵管会再次闭合，这一比例显着高于吻合术的再阻塞率（20%）。这导致输卵管插管术的一年通畅率低，显着降低了手术效果和患者的生育能力。
医疗机器人技术在过去数十年间迅速发展，其中医疗微纳机器人在基础研究和微创介入治疗方面引起了广泛关注。这些毫米/微米级甚至更小的微型机器人具有导航至传统医疗器械难以触及的人体内部区域的潜力，有望作为体内应用的微型工具，执行健康监测、早期诊断、靶向治疗和微创手术等任务。除了在小尺度下设计驱动和控制策略这一主要挑战外，医疗微纳机器人的体内应用还需深入研究一系列关键问题。
在这一合作项目中，来自香港中文大学和香港理工大学的研究人员与医学专家将组成跨学科团队，致力于开发一种新的微创治疗手段，以有效减少输卵管插管后的再阻塞。本项目将开发由异质模块构成的磁性模块化微机器人，其包含具有强磁力/扭矩的磁驱动模块（用于远程控制和回收）以及高生物降解性的无磁性功能模块（用于靶向治疗）。该模块化微机器人将在临床宫腔镜、超声成像、透视成像及磁控制系统的驱动和引导下，实现局部的细胞和药物递送，并作为输卵管近端（病灶区域）的物理屏障。本项目开发的模块化微机器人技术和影像引导平台首创性地提供了一种具有生物降解模块和局部持续治疗效果的医疗机器人工具，在预防输卵管再阻塞和提高输卵管插管术效果方面具有广阔的应用前景。这种新型模块化微机器人为输卵管插管术术后的防黏连治疗开辟了新的道路，有望显着提升治疗效果，为减少香港、中国大陆乃至全球女性的不孕问题做出贡献。
项目编号： C4042-24GF
项目名称： 靶向代谢以克服结直肠癌的化疗和免疫治疗的抗药性
项目统筹者：黄子隽教授
院校名称：香港中文大学
项目摘要
结直肠癌是香港的头号癌症。由于化疗耐药性和对免疫检查点抑制剂疗法缺乏响应，结直肠癌患者预后有待改善。肿瘤干细胞是一类具有高度致瘤能力的细胞亚群，与肿瘤发生、转移和治疗耐药性有关。在本项目中，团队提出可以通过靶向结直肠癌干细胞的代谢重编程以提高治疗反应。在前期研究中，团队发现线粒体谷氨酸转运蛋白(SLC25A22)在结直肠癌干细胞中显着高表达；进一步实验表明SLC25A22 对结直肠癌干细胞的表型维持至关重要，包括对化疗和免疫疗法耐药。因此，结直肠癌干细胞中SLC25A22 介导的代谢重编程可能诱导治疗耐药性，是潜在的治疗靶点。本项目研究目标包括：(1)研究结直肠癌干细胞中SLC25A22 在化疗和免疫治疗抗药性中的作用和机制；(2) 评估标靶SLC25A22 对化疗和免疫治疗的增强效果；(3) 揭示SLC25A22 用于预测肿瘤治疗疗效的潜在临床价值。总之，本项目将为未来靶向肿瘤干细胞以克服结直肠癌治疗抗药性提供新的重要策略。
项目编号： C4052-24GF
项目名称： 社会经历对社交决策行为影响的神经机制
项目统筹者：柯亚教授
院校名称：香港中文大学
项目摘要
在动态社会情境中的决策往往受到过去经验的影响。尽管关于社会刺激处理的机制已有广泛研究，但这些处理过程如何影响后续的社会选择，特别是受先前社会互动影响的决策，仍不清楚。理解过去经验如何重新校准社会策略，将有助于揭示晚期社交功能受损相关的精神疾病的发展机制。目前，大多数研究集中于人类受试者，但由于功能性磁共振成像和脑电图等方法的时空分辨率有限且为非侵入性技术，使我们对社会认知能力的基本神经生物学基础理解受限。因此，实验动物因其与人类共享进化上的大脑结构相似性，成为此类研究的重要工具。团队的初步研究表明，啮齿类动物在社会决策行为上表现出不同程度的变化，涵盖从亲社会行为到反社会行为的广泛范围。本研究假设，社会经验会改变个体在神经网络中编码的社会内在状态，进而影响社会刺激的感知与处理，最终导致决策行为落在亲社会到反社会行为的光谱上。
凭借团队在解析与多种行为相关的神经回路上的丰富专业知识与研究成果，团队将利用啮齿类动物模型探讨不同类型的典型社会经验——包括社交隔离、社会阶层变动、创伤及竞争——如何影响社会决策过程。本研究将：1,量化社会经验对社会决策的影响；2, 筛选鉴定关键脑区，并验证其在经验诱导的决策变化中的作用；3, 揭示大脑网络在社会经验与决策过程中的神经动态变化。本研究所得的见解不仅能提升我们对社会大脑的理解，还可能为开发康复策略提供指导，帮助个体从不良社会经验中恢复。
项目编号： C4057-24GF
项目名称： 利用生物正交及超分子方法优化癌症的光动力治疗
项目统筹者：吴基培教授
院校名称：香港中文大学
项目摘要
光动力疗法（PDT）作为一种很有前景的癌症治疗方法，由于其微创、低全身毒性、高时空选择性的优点和可忽略的耐药性而受到广泛关注。 它需要使用具有适当波长的光激发光敏药物，通过与内源性氧的相互作用产生活性氧（ROS）。 除了直接攻击癌细胞，导致坏死、细胞凋亡和/或其他形式的受调节的细胞死亡外，这些 ROS 还可以破坏肿瘤脉管系统并刺激宿主免疫系统。 尽管有这些优点， PDT 仍然存在不少阻碍其临床使用的限制，特别是大多数临床使用的光敏剂的低肿瘤选择性和不良的药代动力学无可避免地导致光敏的副作用延长。 此外，PDT 诱导的抗肿瘤免疫反应通常较弱，光敏剂在这方面的构效关系仍然未被厘清。 为了解决 PDT 治疗癌症的一些主要问题，团队在此提出了几项使用生物正交和超分子化学作为多功能工具的方案。 建议的研究计划包括设计和合成一系列能溶于水和功能化的硼二吡咯烯 （BODIPY），通过共价键或主客体相互作用将这些光敏剂与对肿瘤有高度靶向性的单克隆抗体偶联，以及评估它们的体外和体内肿瘤靶向特性和 PDT 疗效。 团队亦将通过不同的方法将光敏剂定位在癌细胞膜上，以期在光照射下通过焦亡诱导细胞死亡，最终导致免疫原性细胞死亡（ICD）。 这种独特的细胞死亡途径和在不同条件下诱导的 ICD 程度将通过一系列体外和体内实验进行系统研究。 此外，团队还将开发新型的远红外吸收BODIPY光敏剂，这些光敏剂可以通过点击反应高选择性地激发其活性，并将这些生物正交激活的光敏剂用于靶向消除癌细胞和癌症干细胞。 在这种生物正交「鸡尾酒」PDT 中，肿瘤中的多个靶点可以通过单个可启动的光敏剂消除，从而大大提高治疗效果。 通过化学家、生物医学科学家和肿瘤学家团队的共同努力，团队预期这些研究能应对 PDT 的一些挑战并促进其抗癌的临床应用。
项目编号： C4075-24GF
项目名称： 高效免疫治疗肝细胞癌的肿瘤靶向噬菌体
项目统筹者：毛传斌教授
院校名称：香港中文大学
项目摘要
肝细胞癌（HCC）是全球因癌症死亡的第三大原因。癌细胞通常通过一种涉及两个蛋白质的机制来逃避人体免疫系统的攻击：PD-L1蛋白位于癌细胞表面，而PD-1蛋白位于一种免疫细胞——T细胞——的表面。当这两个蛋白相互作用时，T细胞会被“关闭”，无法识别并攻击癌细胞。目前的一种免疫疗法药物被称为PD-L1抑制剂，其作用是阻断这种蛋白相互作用，从而帮助免疫系统对抗癌症。然而，对于HCC患者，这类药物效果不佳，因为HCC肿瘤中缺乏足够的T细胞——也就是说，肿瘤没有被足够的免疫细胞“浸润”。为了解决这一难题，这团队，包括生物工程师、生物化学家、化学家、癌症生物学家和临床肿瘤学家，提出了一种新的免疫疗法，利用噬菌体来治疗HCC。团队将工程化两种不同类型的肿瘤靶向噬菌体，使它们协同作用：一种噬菌体阻断癌细胞上的PD-L1蛋白，另一种噬菌体抑制某种酶的活动，从而吸引更多的T细胞进入肿瘤区域，使肿瘤被免疫细胞浸润。当这两种噬菌体同时注射到血液中时，抑制酶的噬菌体可以增加肿瘤中的T细胞数量，而阻断PD-L1的噬菌体则防止癌细胞关闭T细胞。这种联合治疗方法可以增强PD-L1免疫疗法的效果，从而成为治疗HCC的一种有前景的策略。如果这一项目成功，将为当前免疫疗法效果不佳的癌症提供一种新的治疗方法，使“冷肿瘤”转变为可以被免疫系统攻击的“热肿瘤”。
项目编号： C5017-24GF
项目名称： 探究靶向药物的耐药机制可作为肝细胞癌新的治疗策略
项目统筹者：李建华教授
院校名称：香港理工大学
项目摘要
肝细胞癌（HCC）在东南亚和香港非常普遍。对于晚期肝细胞癌患者，靶向分子疗法和免疫检查点抑制剂提供了有前景的替代治疗方案。FDA分别在2007年和2018年批准了多激酶抑制剂（MKI）索拉非尼和仑伐替尼用于治疗无法切除的晚期肝细胞癌。然而，这些疗法并不能完全消除肿瘤，而且由于耐药性，治疗效果往往是短暂有效的。近年来，免疫检查点抑制剂（ICIs）在一些晚期肝细胞癌患者中显示出显着且持久的临床生存效益，但总体有效率仍低于20%。尽管近年来一些MKI，贝伐珠单抗，联合ICI治疗已经被证明具有更好的临床效益，可MKI与不同ICI联合治疗仍缺乏合理科学依据，限制了其对HCC患者的疗效。因此，迫切需要深入探究MKI和ICI耐药的分子机制。
团队在癌症干细胞驱动的耐药性研究方面有着长期良好的研究基础，并对MKI和ICI联合治疗进行了大量的研究，建立了独特的资源库，如动物模型和特征数据库。但随着现在各种先进技术的出现，新的研究问题和研究方法也随之出现，这些新的问题都需要进一步探究得以全面了解HCC中的MKI和ICI耐药性机制。在本研究项目中，团队的目标是利用团队的新技术和专业知识，通过多种方法克服上述局限性，从而开发出针对HCC治疗耐药性的全新疗法。具体而言，团队探究（1）使用集成的单细胞和空间转录组分析来剖析MKI耐药机制，（2）使用CRISPR文库筛选技术系统识别HCC细胞中免疫逃逸和ICI耐药的关键蛋白激酶，（3）通过针对目标1和2中确定的蛋白质来开发新的共价配体，以克服MKI和ICI耐药性。这些发现不仅为患者提供了潜在的新治疗选择，也为HCC的治疗开辟新的治疗途径。
项目编号： C5026-24GF
项目名称： 蛋白质存储数据
项目统筹者：姚钟平教授
院校名称：香港理工大学
项目摘要
数字数据增长的速度越来越快，而现有的数据存储方法可能无法跟上此需求。我们需要开发新的方法，在非常小的空间中存储大量数据并且能够长期保存。
团队提出使用氨基酸序列进行数据存储。通过指定不同的氨基酸代表不同的0和1组合，可以将数字数据转换为氨基酸序列进行存储，然后通过对氨基酸序列测序将其读取回来。由于有20种标准氨基酸和更多的非标准氨基酸可用，氨基酸序列可以具有很高的存储容量，并且可以优化以实现长期稳定性。在之前的研究中，团队证明了可以将数据存储于18个氨基酸长的多肽，并通过液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）测序将数据读取回来。团队还设计了地址符和纠错码，以确保数据的顺序和完整性，并开发了一套用于数据承载肽串联质谱测序的软件。
在此项研究中，团队旨在开发一种利用蛋白质存储数据的新方法。与多肽相比，蛋白质具有更长的氨基酸序列，因此具有更高的数据存储效率。蛋白质可以通过生物方式表达，而不是化学合成，从而可以降低成本。此外，还可以利用蛋白质技术实现诸如随机存取和数据加密等特殊功能。然而，表达和测序这些专门设计的数据承载蛋白质仍然具有挑战性，而这正是本项研究将要解决的问题。在初步研究中，团队成功地将文本文件存储于专门设计的蛋白质中，并使用大肠杆菌进行表达，随后通过胰蛋白酶酶解和LC-MS/MS分析将其读取回来。通过采用来自胶原蛋白（一种非常稳定的蛋白质）的序列基序，团队提高了数据承载蛋白质的产量；并利用形成卷曲螺旋结构的亮氨酸拉链基序，团队得到了具有高阶结构的数据承载蛋白质。
本项目的实行将会开发一种新型、高容量和长时间的数据存储方法。此项研究首次将数据存储与蛋白质科学和蛋白质组学结合起来，为这些领域带来了新的机遇。
项目编号： C5033-24GF
项目名称： 整合机器学习,行为分析及多模态神经影像技术研究香港特殊学习障碍的共存性
项目统筹者：萧慧婷教授
院校名称：香港理工大学
项目摘要
患有学习障碍的儿童，如发展性阅读障碍、书写障碍和计算障碍，在阅读、写作、感觉处理、数学、注意力和执行功能等方面常常面临重大挑战，影响他们的学业表现和身心健康。这些障碍经常与其他神经发展障碍，如发展性语言障碍共存，使得诊断和干预更加复杂。未能正确识别和治疗这些障碍会增加学童的情绪困扰、被虐待和不当行为的风险，使其成为重要的公共卫生问题。尽管西方国家在学习障碍共存或共病性方面进行了大量研究，但在中国社会中类似的研究仍然不足。
本项目旨在通过整合多模态神经影像学和认知行为数据，利用机器学习方法，探索发展性阅读障碍与语言障碍、书写障碍和计算障碍的共存性。团队将招募至少210名被诊断为阅读障碍的香港粤语小学生，包括有或没有共存情况的儿童，以及210名或更多的正常发展的儿童作为对照组。本项目将采用全面的行为测试和多模态神经影像学方法，评估阅读障碍儿童及其共存条件下的认知和神经认知能力。通过将这些数据整合到机器学习模型中，团队旨在对参与者进行分类，探索共存性，阐明神经认知差异，理解香港粤语小学生的共存模式，填补现有的研究空白。研究结果将有助于开发准确且简便的评估方法，用于检测和分类学习障碍。这些结果将促进有效识别和干预策略的发展，揭示这些障碍的异质性，改善受影响个体的教育成果，最终提升香港及其他中文社区儿童的学术和社交情绪健康。
项目编号： C5047-24GF
项目名称： 蜻蜓之眼：用于3D视觉的光纤人工复眼
项目统筹者：张需明教授
院校名称：香港理工大学
项目摘要
这个项目「蜻蜓之眼：用于3D 视觉光纤人工复眼」旨在为机械人创造一个仿生曲面人工复眼相机（ACEcam），提供广视野、低失真、快速检测同无限景深。这个ACEcam贴近自然界蜻蜓嘅复眼构造，采用微透镜聚合物光纤作为人工单眼，排列在3D打印的球面外壳中，在圆顶上面捕捉180度的光线，经过光纤传输后将图像投射到平面成像芯片上面，形成一个全景成像系统。这个项目的ACE 结构、锥形微透镜光纤的设计同批量制造技术、以及复眼双目视觉方面，都有创新。
项目团队包括项目统筹者张需明教授(香港理工大学)，两位联合首席研究员陈文副教授（香港理工大学）同黄君义健怡副教授（香港大学），以及业界伙伴深圳迈步机械人科技有限公司。这项三维视觉系统可与现有的高清相机配合使用，额外提供更广视野、超快响应，可广泛用于机械人、无人机和智能驾驶等应用。
项目编号： C5055-24GF
项目名称： 通过有效融合经验知识，用户交互和机器推理实现下一代基于人工智慧与扩展现实的手术规划与导航系统
项目统筹者：秦璟教授
院校名称：香港理工大学
项目摘要
外科手术是全球范围内医疗保健系统不可或缺的组成部分。微创手术全方位改变了外科手术，使患者创伤更小、并发症更少、恢复更快。然而，由于视野和操作范围有限、手术解剖结构的复杂性、独特的感知与操作方式及复杂的多学科协同配合，微创手术也使手术过程更加复杂和具有挑战性。
应对这些挑战的有效方法之一是利用先进的人工智能(AI)和扩展现实(XR)技术构建AI-XR赋能的手术计划和术中引导系统，为外科医生提供一个逼真的交互环境，在手术前针对患者特异性进行精确的计划，并在手术过程中为医生提供实时有效的引导。虽然AI和XR技术已经应用于一些计算机辅助手术系统，但团队仍然面临许多长期存在的技术挑战，阻碍其在临床实践中的广泛应用，包括：训练数据不足、模型通用性和适应性有限、可视化和配准效果不足以支持有效引导等。更重要的是，大多数现有模型未能自然有效地将临床知识和人机交互与机器智能协同起来，而这正是克服上述挑战、提高系统稳健性和通用性的颇具潜力的技术路径。
本项目的核心目的是开发一个AI-XR赋能的下一代手术计划和术中引导系统，全面解决上述挑战。团队的研究将集中于经食管超声心动图(TEE)引导的介入治疗，这是一种治疗结构性心脏疾病(SCD)的微创手术。为实现此目标，团队将有效地把临床经验知识和人机交互与机器推理结合起来，提出一系列创新的医学图像分割、可视化、检测和配准技术。然后，团队将这些技术集成到基于VR的手术计划系统和基于AR的术中引导系统中，并在临床环境中全面验证算法和系统的有效性。
该项目将推动先进信息技术（尤其是AI和XR）在微创手术中的应用。这方向是未来最有前景的跨学科研究方向之一。团队的研究成果将为开发下一代计算机辅助手术系统提供宝贵的知识和经验，并极大推进这领域的研究前沿。更重要的是，团队提出的算法和系统可以帮助外科医生优化IEE引导导管介入治疗的工作流程并改善手术效果，使广大结构性心脏病患者受益。
项目编号： C5058-24GF
项目名称： 优化青少年特发性脊柱侧弯矫正效果:对脊柱柔韧性,生物力学行为和预测模型的研究
项目统筹者：叶晓云教授
院校名称：香港理工大学
项目摘要
青少年特发性脊柱侧弯（AIS）是一种复杂的脊柱畸形，其特征是脊柱的三维弯曲。优化AIS的矫正效果仍然是一个重大的临床挑战，需要全面了解脊柱的柔韧性、生物力学行为和预测建模。本研究旨在通过研究这些关键因素来提高脊柱侧弯矫正效果。
本研究工作的主要目的是探索脊柱的柔韧性，以增强临床决策策略，从而矫正AIS患者的脊柱弯曲。团队计划使用磁共振成像（MRI）评估节段性曲线柔韧性，开发AIS患者的有限元（FE）模型，并进行一项前瞻性随机对照试验（RCT），以比较软支具与传统硬支具的效果。此外，团队还希望开发一个基于深度学习的多维预测模型，以预测在支具治疗期间脊柱弯曲的进展。
团队的方法包括招募100名年龄在10至16岁之间、Cobb角度在10°至40°之间的AIS患者。使用MRI兼容的机器人设备，团队将对不同的脊柱位置施加压力，并监测软组织和骨骼的反应。收集的数据将用于开发详细的FE模型，并使用EOS低剂量成像系统和压力传感器进行验证。RCT将包括两个组别：一组比较Cobb角度小于25°的软支具与观察，另一组比较Cobb角度在25°至40°之间的软支具与硬支具。主要结果将是18个月后Cobb角度的变化，次要结果包括即时支具内矫正、支具失败率和生活质量（QoL）。最后，团队将开发一个多维预测模型，结合临床、放射学和FE建模数据，以预测脊柱弯曲的进展。
本研究的影响是多方面的，有可能通过提供更多穿戴舒适的支具选择来革新AIS治疗，提高患者的依从性，并改善AIS患者的生活质量。预测模型将填补一个重要的研究空白，提供一个实时工具来预测曲线进展并指导支具设计。最终，本研究将有助于全球管理AIS的努力，减轻医疗系统的负担，并确保有效治疗的公平获得。
项目编号： C5078-24GF
项目名称： 宽频光子器件超高分辨率光矢量分析技术
项目统筹者：余长源教授
院校名称：香港理工大学
项目摘要
随着数据流量每两年翻一番，现有的通信技术在效率和容量方面面临越来越大的挑战。本项目致力于推进光子学测量工具和技术的发展，这对于下一代光通信系统至关重要。项目的核心创新是开发一款超高分辨率光矢量分析仪（OVA），通过与最先进的67 GHz光成分分析仪（LCA）集成，能够以高达50 kHz的分辨率分析光信号，其精确度是现有方法的4,000倍。此先进平台将以极高的精度表征多维度（幅度、相位、偏振等）和多领域（光、电、光电和电光）频率响应。
研究团队配备世界一流的设施和专业技术，借助详细的频率响应分析，研发并优化包括超高速薄膜铌酸锂（LN）调制器、硅基调制器、基于超表面的轨道角动量（OAM）设备以及特种光纤（SOFs）等先进光子学技术和设备。本项目将推动超宽带光纤通信技术在5G及6G通信领域的突破性发展，为更快、更高效的网络铺平道路，同时巩固香港作为下一代光通信系统全球领导者的地位。
项目编号： C5085-24GF
项目名称： 考虑气候变化下城市社区复合灾害韧性和适应性研究
项目统筹者：董优教授
院校名称：香港理工大学
项目摘要
在全球气候变化的背景下，热带气旋与热浪（TC-HW）复合灾害日益显着，对沿海社区造成了重大损害与风险。最新研究发现，在过去60年间，中国东南沿海地区有70%的热浪与热带气旋同时发生。香港作为全球最密集开发和人口稠密的大都市之一，在气候变化下更容易受到TC-HW威胁。除了热带气旋带来的结构性破坏外，非结构性组件损坏、基础设施系统故障以及热浪引发的连锁不利影响，也严重威胁公众的生命财产安全。此外，香港由多座高楼大厦构成的独特城市环境，可能导致意外的风场湍流与热岛效应，进一步加剧TC-HW引发的损失与影响。然而，在气候变化背景下，复合TC-HW灾害对结构与基础设施的破坏机制仍未被充分理解。
为了缩小这些研究空白，本项目旨在提升城市建筑社区在气候变化下应对复合TC-HW灾害的韧性与适应能力。本研究将选取香港多个高风险社区（涵盖市中心、郊区及乡村地区）作为试点，并围绕以下创新科学问题进行研究。本项目将基于香港天文台历史监测数据，建立气候变化背景下的未来TC-HW预测模型；利用人工智能增强的计算流体动力学（CFD）模型，研究复杂城市环境中的风场湍流效应，并通过现场监测数据进行验证；开发高分辨率数值模型，研究热带气旋过后的城市微气候变化；提出全新的城市热浪易损性模型，以应对日益增长的连锁影响威胁。在此基础上，本研究将耦合多层结构与基础设施网络，建立社区级韧性与恢复框架，并针对高风险沿海社区制定稳健的设计与适应策略。为了帮助决策者、管理者、科学家及工程师，研究团队将开发一套工具- “基础设施韧性气候适应与风险管理系统”（CARD-RESIN），整合本研究开发的数据库、方法、数值模型与分析框架。
总体而言，本项目将专注于数据集、方法、软件、工具及关键科学见解，以理解、评估并增强城市对TC-HW复合灾害的韧性。项目完成后，将极大地帮助产业管理者、公务人员及政策制定者为未来气候相关灾害做好准备，提升沿海城市的韧性、安全性与生活质量。
项目编号： C6040-24GF
项目名称： IDH突变间质胶质瘤的特征和分子机制: 对诊断和标靶治疗的意义
项目统筹者：王吉光教授
院校名称：香港科技大学
项目摘要
抗药性肿瘤表现出卓越的可塑性，使癌细胞能够在各种细胞状态之间无缝过渡，同时塑造复杂的肿瘤微环境。了解肿瘤可塑性与肿瘤微环境之间的相互作用对于阐明肿瘤初始化、进展和复发的机制至关重要。IDH突变星形细胞瘤是一种侵略性且可塑性的脑肿瘤，在标准治疗后患者几乎不可避免地会复发。尽管分子诊断的应用已经改善了患者管理，但对于这些患者的治疗选择仍然有限。最近，团队通过多组学数据整合发现了一种IDH突变星形细胞瘤的亚型，称为IDH突变间质样（IDHmes）胶质瘤。这种亚型约占所有IDH突变星形细胞瘤病例的30%。它展示了独特的细胞可塑性、独特的组织病理学特征，但不幸的是，存活结果很差。团队假设对IDHmes胶质瘤进行时空单细胞水平特征化将为团队提供有关肿瘤可塑性的见解，并引导精确的胶质瘤医学。借助团队建立良好的合作关系，团队提议解读IDHmes胶质瘤的空间结构，并确定可操作的细胞间相互作用和潜在的治疗靶点，针对这个特定的亚组。项目的成功完成将为胶质瘤研究社区提供宝贵的数据资源。这将有助于团队了解IDH突变胶质瘤的生物学和临床方面。此外，这一研究努力有可能为其他类型的癌症研究提供信息。
项目编号： C6041-24GF
项目名称： 活性胶体固体的相变和表面性质
项目统筹者：韩一龙教授
院校名称：香港科技大学
项目摘要
由自驱动粒子组成的活性物质是一类新型材料，其行为不同于由只有随机热运动的原子、分子或布朗粒子组成的传统物质。这一新兴领域已经成为软物质和统计物理学的热点，且在多个领域有潜在的应用。大多数关于活性物质的研究都集中在完全由活性粒子组成的系统中的集体运动。然而，许多现实世界的活性物质和生物系统往往是活性和非活性粒子的混合，它们的耦合至关重要却缺乏研究。在这项联合研究中，团队将研究“半活性”胶体固体，包括晶体、玻璃和凝胶。
微米胶体粒子是研究固体和相变的有力模型系统，因为即使在稠密的三维胶体流体或固体内部也可以直接观察和跟踪粒子们的运动。这种单粒子的微观运动在原子系统中是无法测量的。团队的活性粒子的移动性可通过光强度进行调节，而团队的非活性胶体粒子的尺寸和吸引力可通过温度进行调节。这些可调节的胶体，加上团队强大的粒子操控和样品测量技术，为研究活性物质提供了一个多功能的平台。在这项研究中，团队将重点关注半活性固体及其相变、界面行为和机械性能，这些密切相关的主题。
团队将制造高质量的半活性晶体，并研究它们的熔化以及缺陷与活性粒子运动之间的相互作用。团队将制造各种类型的半活性玻璃，并研究玻璃化、玻璃到晶体的转变以及很少探索的玻璃熔化。团队将研究局部活性成分对半活性凝胶的凝胶化和流变性能的影响。此外，团队将制造具有各种形状和相互作用的新型活性和非活性胶体粒子，并将它们组装成新结构。团队将寻找传统非活性固体中不存在的独特特征。团队的模拟将为实验提供对比，从而给出理论解释，并帮助确定重要参数区间，为实验提供指导。
这项跨学科研究涵盖统计物理学、流体力学、化学工程和材料科学，对活性物质和非平衡相变有重要意义。部分研究结果可能有实际应用，例如为机器人和生物医学工程制造先进的活性材料。
项目编号： C6046-24GF
项目名称： 自旋劈裂反铁磁体系的新奇物态、物性及其应用研究
项目统筹者：刘军伟教授
院校名称：香港科技大学
项目摘要
现代技术发展迅速，我们需要更快、更节能的方式来处理海量信息。传统上，铁磁材料被用于长期数据存储，因为它们即使断电也能保存信息。但铁磁材料有一个缺点：它们会产生杂散磁场，尤其在试图缩小存储设备体积时，这些磁场会干扰附近的器件，从而限制我们实现高密度数据存储。
另一方面，反铁磁材料没有这个问题。它们不会产生杂散磁场，运行速度极快，且能抵抗外部磁场干扰。长期以来，反铁磁材料被认为不实用，因为它们没有可检测的磁场，难以读取或控制其内部状态。但近期的发现改变了这一观点。科学家已找到通过电场操控反铁磁材料的方法，并观察到自旋和电荷霍尔效应等新现象——这些过去仅在铁磁材料中出现。其中一项激动人心的进展是自旋分裂反铁磁材料的发现，它结合了反铁磁材料、铁磁材料和非磁性材料的优势。由于其晶体结构和晶体对称性，这些材料具有独特性质，能通过新方法控制自旋、电荷等特性，为用单一材料开发多功能先进器件提供了可能。
本项目旨在深入研究这类自旋分裂反铁磁材料，释放其在下一代技术中的潜力。研究分为三大目标：
1. 探索新物态与材料：团队将研究自旋分裂反铁磁材料的独特性质，并筛选具有特殊性能的材料。
2. 研究新特性：在基础结构之外，团队将分析这些材料因其独特自旋模式表现出的新行为。
3. 开发控制方法：团队将设计有效操控这些材料的方法，以利用其特性实现实际应用。
为应对这些挑战，来自理论、材料科学、实验测量与器件工程等领域的专家组成了跨学科团队。通过整合知识，团队力求在理解这些材料上取得突破，并开发出利用其特性的创新器件。这有望催生更快、更高效、以前所未有的方式存储和处理信息的新技术。
项目编号： C6049-24GF
项目名称： 面向运动康复可闭环学习的整合双向脑机接口
项目统筹者：王怡雯教授
院校名称：香港科技大学
项目摘要
运动脑机接口是一种通过将病人的大脑与机器互联，从而帮助残疾人恢复运动的医用设备。运动脑机接口能够通过内置的智能算法来学习和识别脑神经活动，进而理解并处理大脑信号，并将其转化为动作意图，最终用来控制移动假肢。在此之上，运动脑机接口可以通过提供反馈，例如微电流刺激，实现进一步的自我调整以改善控制性能。之前的研究已经表明，运动脑机接口在动物和人类中对于控制计算机光标或假肢等任务初见成效。本研究旨在研制一个新的无线运动脑机接口系统，并基于其实现实时的运动脑区的活动监测与刺激，以帮助病人恢复运动控制。研究将在保障医学安全性的前提下，重点关注如何帮助用户学习更自然地实时控制神经假肢。本研究有望提升医学中运动康复疗法的有效性，并深化对大脑工作原理的科学理解。
项目编号： C7002-24GF
项目名称： 全球变化影响下中国内陆水体及近海生态系统碳排放
项目统筹者：冉立山教授
院校名称：香港大学
项目摘要
水域生态系统，包括内陆水体和海岸带水体，是全球碳(C)循环的重要组成部分。内陆水体（例如河流、水库和湖泊）是大气碳排放的重要来源，而海岸带生态系统（例如红树林、盐沼和潮滩）通常扮演大气净碳汇的角色。在全球范围内，内陆水体每年以二氧化碳(CO2)和甲烷(CH4)的形式向大气排放 2.3-3.9 Pg碳，该排放通量与陆地生态系统吸收的CO2碳汇通量相当(1 Pg = 10亿吨)。海岸带生态系统可部分抵消内陆水体的碳排放。同时，由邻近流域横向输移到沿海区域海岸带生态系统中的陆源碳可促进微生物呼吸和碳排放，进而部分抵消海岸带生态系统的碳封存能力。因此，内陆水体的碳排放和海岸带生态系统的碳吸收共同影响全球/区域尺度的碳收支预算。然而，对于环境影响和人为扰动控制对碳排放及其对全球变化响应的研究仍十分不足。该研究缺乏不仅影响针对区域、国家和全球范围内的未来碳收支预算评估，也阻碍气候变化应对战略和措施的制定。
本项目旨在通过结合野外观测和计算机模拟分析，对中国内陆水体和沿海生态系统的碳排放进行全面评估。具体而言，将在具有不同气候、水文、地质和人为扰动影响下的代表性水域生态系统中进行实地调查。团队将定量研究中国水域生态系统CO2和CH4排放的来源，并探究微生物群落的分类组成以揭示水域生态系统中碳的生物地球化学循环机理和由此产生的碳排放。本项目还将探索环境因子和人为扰动对水体碳排放的控制机制，并通过机器学习技术预测未来（至2100年）中国水域生态系统的碳排放通量变化。
该研究课题是首批在较大空间尺度上研究内陆水体和海岸带生态系统碳排放的综合研究项目之一。团队将辩证分析水体碳循环过程及相关的碳排放通量，并评估它们在剧烈的全球变化背景下的生物地球化学意义。本项目预期成果将加深我们对中国水域生态系统碳排放的认识，并有助于更准确地量化区域和全球碳收支预算，最终助力中央政府和香港特别行政区政府碳中和目标的实现。
项目编号： C7003-24GF
项目名称： 算法偏见、经济效率和社会福利
项目统筹者：吴延晖教授
院校名称：香港大学
项目摘要
算法效率对于数字平台和人工智能驱动的经济活动和行为至关重要。然而，随着公众对算法偏见带来的负面影响和利益分配性问题的日益关注，社会迫切需要建立一个监管框架，以便将信息和人工智能技术用于有益社会发展的轨道上。在这一提议的项目中，团队结合经济分析、统计方法和计算机科学工具，来分析衡量算法决策对经济和社会的利弊，并在一系列的社会经济场景下，设计促进社会福利的算法。在这一总体目标下，团队通过以下四个子项目来实现知识、政策和教育三个目标：（1）推荐算法引发的社交媒体成瘾和认知偏见，（2）人工智能与人类互动中的决策偏见，（3）平台推广对大众创新和消费者福利的影响，以及（4）实现社会目标的算法设计。
本项目的主要创新点在于经济分析和算法设计的整合。与现有研究通常关注由数据引起的算法偏见不同，团队将人工智能视为自我服务的代理人，当其被植入社会的时候，就会自觉或不自觉地干预数字消费、专家决策、市场竞争和社会规范。在这一范式下，算法偏见源于自利的决策，反映了私人效率和社会福利之间的基本权衡。团队将开发新的分析框架，以阐明这种权衡在消费者理性有限、代理问题普遍存在、平台权力主导以及伦理问题显着等情境下的表现。与此相应，团队提出了通过内容审核、组织设计、平台监管和社会工程等方法来缓解算法偏见造成的负面影响。在此基础上，团队研究一系列的现实应用，包括社交媒体上的数字成瘾、医疗管理和法律决策中的人工智能与人类互动、内容创作行业的创新、招聘中的人工智能采用以及金融科技中的风险控制。
在政策维度上，本项目将为社交媒体、内容生成平台、基于人工智能的专业服务、在线劳动力市场和金融科技的监管提供一个全面的分析框架。这些应用对于作为人工智能技术和数字经济领导者的中国至关重要,并且有助于香港发展成具有国际监管标准的高科技中心。团队将倡导引领“人工智能促进社会公益”的理念，并促进其在政策制定者和公众中的传播。在教育方面，本项目将促进社会科学、商业研究、数据科学和土木工程等跨学科教育的发展。
项目编号： C7011-24GF
项目名称： 生理淀粉样蛋白质作为人类记忆持久性的物质基质
项目统筹者：Professor R. Hervas Millan
院校名称：香港大学
项目摘要
阿尔茨海默病在临床前和临床试验中的反复失败，强调了更深入地理解记忆和阿尔茨海默病中的分子变化的需求，以开发有效的治疗方法。一个关键的未解问题是短时记忆如何变成长期记忆。记忆研究一直优先考虑神经元网络，确定突触为主要的记忆单元。尽管编码和维持记忆涉及持久的突触变化，然而这些变化背后的分子仍不清楚。
其中，一种突触蛋白，胞质聚腺苷酸结合蛋白（CPEB），其依赖经验的聚集被认为是长期记忆的物理基础。单体CPEB抑制翻译，而聚集的CPEB激活突触中编码记忆相关蛋白mRNA的翻译。因此，CPEB聚集通过维持突触功能的改变和新突触的形成，将短时记忆转化为长期记忆。
利用冷冻电子显微镜（cryo-EM）和功能测定，团队发现果蝇CPEB在果蝇大脑中采用了具有翻译活性的淀粉样形式，作为记忆持久性的基础物质。这引发了一些关键性问题：通常被认为在神经退行性疾病中有害的淀粉样蛋白，能否在像人类这样复杂的神经系统中支持记忆？单体到淀粉样蛋白的转变如何产生突触功能和记忆持久的变化？
本项目旨在通过使用冷冻电子显微镜（cryo-EM）和在完整神经元内使用冷冻电子断层扫描术（cryo-ET），对从人类大脑中分离出的CPEB聚集体进行高分辨率结构表征，来识别人类长期记忆的生化物质基础。此外，团队还旨在确定哺乳动物CPEB聚集在突触蛋白翻译和长期记忆的形成、维持和回忆中的作用。
这项研究将首次提供功能性淀粉样蛋白与人类记忆相关的证据，初步探究功能性和疾病相关淀粉样蛋白在人类中的结构差异，具体地联系CPEB聚集行为和与动物记忆的形成或稳定之间的关系。这些知识可能成为研究Aβ42或tau的病理性淀粉样蛋白如何破坏记忆的基础，有助于设计疾病相关的淀粉样蛋白抑制剂和诊断性示踪剂。
项目编号： C7014-24GF
项目名称： 发掘人体微生物群落的生物合成潜力以发现抗微生物药物
项目统筹者：李泳新教授
院校名称：香港大学
项目摘要
面对多重抗药性超级细菌的日益严重威胁，我们迫切需要研发有效的抗微生物药物。本研究专注于我们体内的大量微生物，这些微生物总体上被称为人体微生物组，它们具有产生抗菌肽的巨大潜力。这些抗菌肽凭借其独特的药效和抗菌能力，以及对人体的安全性和较低的诱导细菌抗药性的风险，被视为最有潜力的抗菌药物候选物。本项目致力于从我们体内尚未充分探索的微生物世界中寻找新的抗菌肽。团队运用复杂的数据挖掘和合成生物学技术，深入探索这些抗菌肽的潜力，并采用生物活性测试等多种方法，积极测试它们抵抗感染的能力，并理解它们的作用机制。这项研究旨在为新抗生素的开发提供理论和物质基础。
项目编号： C7015-24GF
项目名称： 具有非常规对称性的新颖物态的研究
项目统筹者：王晨杰教授
院校名称：香港大学
项目摘要
对称性是物理学的基本原理。从粒子物理标准模型的构建到物质晶体结构的分类，对称性都起着至关重要的作用。近来，人们认识到许多物理现象超出了传统对称性的解释能力。非常规对称性，例如非厄米系统中的对称性和范畴论描述的对称性，变得越来越重要。本项目旨在通过结合理论和实验来探索新型对称性及其对各种物态的影响。团队将进行以下研究，包括非厄米无能隙物态稳定性的理论研究，光子系统中非阿贝尔规范场和非常规晶体对称性的实验模拟，以及量子相变点附近演生非常规对称性的数值和解析研究。团队期望通过本项目的研究加深对包括拓扑物态和量子临界现象在内的许多物理现象中的对称性的理解。
项目编号： C7030-24GF
项目名称： 降低亚太地区基础设施开发中的法律和气候风险
项目统筹者：安夏兰教授
院校名称：香港大学
项目摘要
在全球亚太地区跨境基础设施发展的背景下，在监管要求和可持续发展目标各不相同的不同法律体制中签订合同，会为项目设施带来新的风险。更具体而言，无论是由中国的境外融资倡议还是「全球基建和投资伙伴关系」（PGII）提供资金的全球基础设施发展项目，都面临着一个共同的挑战——要在识别法律风险来源的同时，使项目目标与环境、社会和公司治理（ESG）的发展目标保持一致。虽然可持续发展和在2060 年实现碳中和已被确立为地区环境目标，但人们对基础设施法律风险来源的关注有限，从而令如何应对此类法律风险和实现可持续发展目标成为未解之题。本项目旨在研发用于法律纠纷中评估与基础设施投资项目相关的法律风险来源的框架。了解法律风险的来源和持续发展能减少风险识别和风险抵免的成本，并推动可持续基础设施的发展。
项目编号： C7053-24GF
项目名称： 预先存在的免疫力对流感病毒感染和传播的影响
项目统筹者：严慧玲教授
院校名称：香港大学
项目摘要
在流行病或大流行环境下，人类面临着被不同的流感变异株反复感染的风险。疫苗接种和过去感染所引发的预先存在免疫可以增强宿主对抗感染所需的病毒暴露量来提供保护。年龄（病毒暴露频率）和出生年份（接触过的抗原变异株）影响不同个体之间对流感的预先存在免疫。根据新变异株与先前暴露过的病毒株之间的抗原表位相似性，可召回体液和细胞介导的免疫，并对新变异株赋予交叉保护。过去的研究已发现多个与流感保护相关的免疫因素（CoP）可以减少病毒量、减轻症状或防止感染。了解不同CoP的相对重要性以及它们之间的潜在协同作用对于开发更好的流感疫苗至关重要。然而，个体之间不同的预先存在免疫对于解读CoP的相对重要性带来了挑战。动物模型有利于研究保护免受感染的特定免疫反应，但动物实验的结果往往是定性的而不是定量的。团队假设宿主的抵抗力水平，由预先存在免疫中的多项CoP组成，可以透过测量建立感染所需的病毒暴露量来量化。此外，具有预先存在免疫力的宿主在感染之后可以更快的清除病毒并降低继续传播的风险。本研究将透过使用带有条码的流感病毒，量化并比较不同CoP对抗建立感染所需的病毒暴露量。团队将使用动物和人类数据来建立统计模型以估计不同CoP在预先存在的免疫中的相对重要性和协同作用。研究的结果将帮助了解CoP的相对重要性和协同作用，改进流感疫苗设计以增加宿主抵抗力并减少病毒传播。
项目编号： C7068-24GF
项目名称： 都市回响：城市化对南海珊瑚礁健康与演化的影响研究
项目统筹者：Professor D.M. Baker
院校名称：香港大学
项目摘要
珊瑚礁虽然仅占全球海洋面积的0.1%，却承载了25%的海洋物种，每年可以为人类提供价值超过3750亿美元的生态系统服务，对全球超过3亿发展中国家人口具有重要意义。保护和修复这些生物多样性热点区域对沿海城市的可持续发展至关重要。城市化是人口在特定区域内的高度集中过程，会导致土地利用方式发生变化、自然区域被逐步转变为人工环境。目前，城市化已成为全球生态系统的主要威胁，不仅影响野生动植物的生物多样性，还削弱了生态系统的功能及其提供的生态服务（如渔业资源和海岸防护等）。沿海快速城市化对珊瑚礁生态系统造成了巨大冲击。栖息地破碎化让许多物种的生活和繁殖空间变得更加有限，导致珊瑚礁生态系统的生物多样性持续下降。此外，由农业和城市径流带来的过量沉积物和营养物质引发的富营养化问题，不仅限制了珊瑚赖以生存的光照和空间，还促进了藻类暴发和污损性无脊椎动物的生长，最终可能导致珊瑚的大规模死亡。目前，关于珊瑚在城市化影响下的恢复能力，我们的理解仍局限于其应对环境压力的生理和遗传机制，而对珊瑚适应和进化的潜力知之甚少。在如何对珊瑚礁生态系统进行有效管理方面仍然缺乏有力的数据支持，特别是在理解珊瑚礁对城市化的响应、沿海区域珊瑚的进化动态，以及在人类活动和气候变化的双重压力下，珊瑚与微生物群的相互作用等方面，目前的研究都相当有限。南海作为全球海洋生物多样性的核心区域——珊瑚三角区的一部分，生物多样性极为丰富，但同时也因人类活动和气候变化面临重大威胁。本研究将聚焦新兴的海洋城市生态学与进化领域，重点探讨城市化对珊瑚礁生态系统的影响。团队将结合多维数据分析、先进的基因组学技术和生态调查方法，全方位解析城市化如何影响珊瑚礁生态系统。研究内容包括通过评估珊瑚覆盖率、物种丰富度、生物多样性、珊瑚礁生态网络，分析城市沿海区域珊瑚礁的健康状况，并通过遗传多样性、适应能力和基因流动的研究，深入探索城市化如何驱动珊瑚的进化过程。本研究将为理解珊瑚礁的恢复能力提供关键见解，并为南海地区的生态保护和管理策略提供科学支撑。
项目编号： C7085-24GF
项目名称： 基于可微物理机器学习的滑坡淹埋物快速营救的灾害重构
项目统筹者：蔡灏晖教授
院校名称：香港大学
项目摘要
联合国调查显示，滑坡灾害每年造成超过4600人遇难，并导致至少200亿美元的经济损失。泥石流是一种土壤与水的混合物，能够以高速度进行长距离的移动。泥石流带来的最大威胁是造成物体的移动和掩埋，受害者常常被困其中，这也使得救援工作变得极为困难。例如，2006年在菲律宾Guinsugon发生的泥石流，整个村庄在泥石流的作用下向下游移动了600米，导致救援人员在错误的位置挖掘了六天，造成不必要的损失。
联合国的报告指出，每投资1美元于风险减少，灾后恢复成本可节省15美元。然而，在搜索与救援的关键早期阶段，我们仍然缺乏有效的知识和工具储备。现有的对泥石流的位移和掩埋机制的理解依然有限，这也导致灾害重建方法耗时较长，并且已有的恢复预测模型未能准确模拟流体与物体之间的物理现象。
本项目旨在首次快速重构被泥石流移动和埋藏的物体，揭示前沿知识，开发尖端工具。这些工具将加速救援工作，从而减少人员损失，降低泥石流灾害所带来的毁灭性后果。
本项目将使用世界上最大的实验水槽之一，模拟泥石流的尺度依赖行为，从而为揭示受损物体的移动和掩埋机制提供有力的依据。实验结果将用于验证和校准基于GPU加速的双相物质点法与离散元法的耦合框架，从而进行泥石流模拟。该求解器将用于快速模拟实验模型工况以外的场景。此外，求解器将配备可微分模型，以利用有限的灾后信息进行快速的正向和反向模拟，从而准确预测物体的路径以及掩埋物体的最终位置。最后进行不确定性分析，将识别量化的不确定性与现场观测动态结合起来，从而加速和改善预测的准确性。
2023/24年度协作研究金 - 设施/设备
项目编号： C1041-24EF
项目名称： 用于下一代蛋白质组学和代谢组学的高性能质谱平台
项目统筹者：张亮教授
院校名称：香港城市大学
项目摘要
本项目的目标是在香港创建一个一流的研究中心，研究人体中的各种生物分子。Astral 质谱仪是一种利用先进技术快速、准确地分析复杂生物样本的高科技工具。自2023年起，该工具已广泛应用于全球领先的研究机构，但尚未在香港推出。
这笔资金将支持在香港安装和运行Astral-MS。它将极大地增强团队的研究能力，使团队能够更详细地研究RNA、蛋白质、脂质和代谢物。这将有助于团队发现新的药物标靶和临床生物标记物。 Astral-MS 将设在香港城市大学，同时可供香港及其他地区的研究人员使用。
项目编号： C4007-24EF
项目名称： 使用高通量双视图光片显微镜对亚细胞层级的早期胚胎发育过程进行即时成像的研究
项目统筹者：陈耀梁教授
院校名称：香港中文大学
项目摘要
近年人类的类胚胎和类器官研究的进展正在创造出研究特定器官类型的新机会。然而，目前可用的活细胞成像显微镜仍然有着各种限制。在本研究提案中，团队会获得新一代高通量双视图光片显微镜，能够揭示高达300 微米深处的亚细胞结构，同时提供高通量并支持超长的培养时间。团队预计LS-2 显微镜将能够发现胚胎中许多新的发育特征，从而增进我们对胚胎发生的了解，最终帮助全球的不孕夫妇。
项目编号： C4043-24EF
项目名称： 在香港建立全球首屈一指的有机物分子指纹成像研究科技实验室
项目统筹者：周达诚教授
院校名称：香港中文大学
项目摘要
环境有机碳，如塑料、生物固体、土壤、中草药、燃油、厨余垃圾等，在我们的日常生活中无处不在，对生态和工程过程以及环境和公共健康具有深远影响。环境有机碳是一种复杂、异质且动态的混合物，由数千种有机分子组成，从可识别的小分子化合物到未知的大分子结构不等。深入了解环境有机碳的化学组成和性质，对于推动科学、技术、工程和数学研究，以及在碳中和、传统中药、环境可持续性等战略性领域的创新至关重要。尽管现有多种技术可用于检测环境有机碳，但这些方法往往需要耗费大量人力和时间。更为重要的是，这些技术通常只能识别环境有机碳的主要成分，而难以捕捉其中的微量化合物或由降解引起的微小分子变化。
本合作项目致力于建立一个先进的用户设施，通过将热裂解技术与全面二维气相色谱和高分辨率质谱（Py-GCxGC-HRMS）相结合，配备新型分析仪器。凭借更强的分离能力、更高的质量精度，以及自动化的数据管道和先进的机器学习算法，该新型分析仪器有望对各种环境基质中的有机材料进行深入分析。有机物分子指纹成像研究科技实验室（C-FIST Laboratory）的成立，将为香港各学科研究人员提供一个宝贵的环境有机碳研究平台。
项目编号： C5003-24EF
项目名称： 用于先进材料与组件研究的多功能时空能量螺旋解析瞬态吸收显微镜成像系统
项目统筹者：李明杰教授
院校名称：香港理工大学
项目摘要
本项目旨在开发一个尖端成像系统，帮助研究人员以令人兴奋的方式研究新材料和设备。 随着科技的进步，我们看到高性能材料的出现，这些材料能够生成、传输和储存能量和信息。 这些材料对于太阳能电池、传感器和量子计算等领域的创新至关重要。
目前，研究人员使用一种叫做瞬态吸收光谱技术（TA）来理解这些材料在非常快的时间尺度上的行为。 然而，这种方法在观察材料的细节时存在限制。 为了克服这一问题，团队正在创建一个新的系统，称为瞬态吸收显微镜（TAM）。 这种系统将TA与先进的光学显微镜结合，使团队能够在观察能量和电荷在材料内部如何运动的同时，捕捉到详细的图像。
团队的新TAM设施将是香港首个此类设施，将提供极其精确的材料信息，时间分辨率可达到十亿分之一秒，空间细节也非常微小。 这个项目的目标包括：1） 建立一个最先进的超快成像系统，以增强对先进材料和设备的研究。 2）鼓励研究人员与行业专家在太阳能和电子学等领域的合作。 3）为学生和研究人员提供培训，分享团队独特的能力，并与全球合作伙伴合作。 4）桥接学术研究与工业应用之间的鸿沟，特别是在半导体和光学材料方面。
通过建立这个设施，团队旨在推动创新研究，支持技术进步，并创造教育机会。团队的愿景是将香港置于科学发现的前沿，为全球科学社群贡献有价值的见解。
项目编号： C5057-24EF
项目名称： 高灵敏动态核极化增强型固态核磁共振波谱仪
项目统筹者：容家富教授
院校名称：香港理工大学
项目摘要
动态核极化增强固态核磁共振（DNP-SSNMR）光谱技术是一种极具强大且非侵入性的光谱分析方法，能提供对分子结构、相互作用及动力学无与伦比的洞察力。此先进技术超越传统固态核磁共振（SSNMR），具备卓越的灵敏度、高分辨率、快速数据采集能力，以及对核磁共振活性核的全面检测功能。其广泛的应用性使其成为表征多样材料、生物分子、化学过程及药物分子的核心技术，并在尖端科学研究与实际工业应用之间架起桥梁。目前香港并未配置任何DNP-SSNMR仪器，此缺失尤为显着，因大中华区此类设施本就稀缺，仅有武汉与合肥两地设有相关设备。因此，在香港建立DNP-SSNMR设施不仅能满足本地科研社群的迫切需求，更将大幅提升中国南部地区的科技实力。
DNP-SSNMR在应对全球关键挑战方面潜力巨大。在物理与材料科学领域，该技术对推动永续能源解决方案至关重要，可用于表征催化剂、电池及太阳能电池的创新材料，并在奈米技术、药物开发及超分子结构研究中扮演核心角色。在生命科学领域，DNP-SSNMR是化学与合成生物学、现代诊断技术及个人化医疗革新的驱动力，能揭示疾病特异性分子标记，并阐明生物大分子在健康与疾病状态下的运作机制，助力新型治疗药物的研发。随着我们迈入大数据时代，DNP-SSNMR将能应对从探索新型材料特性到研究复杂生物系统等一系列科学问题。
团队提议在香港建立一座独特且最先进的DNP-SSNMR设施，服务范围涵盖全港及大湾区科研社群，旨在协助研究人员取得高质量且具影响力的研究成果。作为区域内首座同类设施，其需求预计将极为庞大，初期将优先支持核心团队确定的关键研究领域。除大学机构外，香港及大湾区的工业界亦将成为主要受益者，许多长期未解的技术难题有望通过此设施获得突破。此设施的设立将强化跨领域合作，促进学术界与产业界的知识转移，并为区域内科研人才提供尖端技术培训平台，进一步巩固香港作为国际创新枢纽的地位，同时为全球能源转型、医疗革新与材料科学发展贡献关键技术支撑。
项目编号： C5074-24EF
项目名称： 虚拟现实与增强现实双目头盔的亮度学及色度学特性的测试平台研发
项目统筹者：魏敏晨教授
院校名称：香港理工大学
项目摘要
在当今世界，大约80%的信息是通过眼睛获取的。各种显示器已成为我们日常生活中不可或缺的一部分，专家们在显示设计、工程和制造方面付出了巨大努力。近年来，虚拟现实（VR）和增强现实（AR）头戴设备正在兴起，提供沉浸式、互动性和逼真的体验。苹果和Meta等公司的最新产品引起了极大的关注。
尽管VR和AR领域充满了兴奋和大量投资，但这些头戴设备仍未被广泛使用。主要原因是其视觉体验远不如传统显示器。与我们从远处观看的传统显示器不同，VR/AR头戴设备将显示屏放置在非常接近眼睛的位置，创造了完全不同的观看条件。这种接近性改变了我们感知亮度、颜色和几何形状的方式，使得使用传统方法设计和表征头戴设备变得具有挑战性。
为了解决这个问题，本项目旨在开发和建立一个新系统，以测量这些近眼显示器的各种亮度和色度特性。该系统将通过提供与用户视觉体验直接相关的全面和详细的测量、分析和规格，帮助改进VR/AR头戴设备。例如，它将自动测量和表征显示器的亮度和颜色的准确性和均匀性，以及用户感知的图像质量。这些测量至关重要，因为它们通过产品工程和设计直接影响用户体验。
该系统将包括基于研究团队长期专业知识和工作的先进硬件和软件。硬件将包括六个工作站，每个工作站设计用于测量头戴设备性能的不同方面。其中一个最具创新性的组件是由研究团队设计的锥光镜，它可以捕捉具有宽视场和高分辨率的图像，以确保准确和可靠的测量。软件将由团队开发，以根据测量结果进行全面分析，规格将通过心理物理研究由团队制定。
通过将设计和工程结果与用户体验联系起来，该系统将为研究人员和行业专业人士提供有价值的见解，以实现更好的设计、工程和制造。这些最终将带来更好的产品，为用户提供更愉快和逼真的视觉体验，使VR和AR技术对更广泛的受众更具吸引力和吸引力。
2024/25年度新进学者协作研究补助金
项目编号： C1002-24Y
项目名称： 高比能动力电池用富锂正极材料的开发
项目统筹者：刘奇教授
院校名称：香港城市大学
项目摘要
锂离子电池（LIBs）是电动汽车（EVs）的核心动力来源。目前广泛使用的三元过渡金属氧化物正极材料已接近理论容量极限，限制其商业进程。无钴富锂层状氧化物（LLOs）因其独特的阴离子氧化还原机制和高达3.7 V的截止电压，展现出超过250 mAh/g的比容量，为高比能锂离子电池发展提供新方向。然而，LLOs仍面临诸多挑战，其中电压衰减问题尤为突出，主要源于其内部蜂窝状结构的不稳定性。近期，本团队通过过渡金属钉扎设计成功合成新型O2型LLOs，显着抑制电压衰减。基于此，本项目聚焦更具潜力的O3型LLOs，提出原子掺杂与表面改性协同策略，进一步稳定结构并强化电化学性能。本项目旨在超越现有电池技术，开发高比能O3型LLOs及全电池器件，为电动汽车的发展提供动力支持。
项目编号： C1003-24Y
项目名称： 高性能长寿命阴离子交换膜水电解：从材料设计到电池创新
项目统筹者：王健教授
院校名称：香港城市大学
项目摘要
氢气是一种极具前景的绿色燃料，其大规模应用可有效应对气候变化，从而帮助实现联合国的可持续发展目标。对于绿色氢气的生产，阴离子交换膜水电解（AEMWE）是一种领先的下一代制氢技术，它可以利用廉价丰产催化剂通过可再生能源电力驱动将水分解为氢气和氧气。然而，目前AEMWE的能量效率和运行稳定性尚不令人满意，这主要是由于催化剂性能不佳，阴离子交换膜导电性和稳定性差，以及电解池装置设计低效导致。AEMWE这些关键组件之间相互作用复杂， 使得优化这项技术极具挑战。为了解决这一问题，该项目整合了包括能源、材料科学、化学和机械工程在内的必要跨学科专业知识，通过创新催化剂、膜和电解池设计来开发高性能和长寿命的AEMWE。团队将开发出一种合理的方法显着提升AEMWE的性能。
项目编号： C2005-24Y
项目名称： 非完备场景下的可信的基础模型
项目统筹者：韩波博士
院校名称：香港浸会大学
项目摘要
我们已经进入了人工智能的新时代，ChatGPT和Sora等基础模型已成为具有强大功能的关键工具且服务于大多数领域和任务。然而，基础模型的部署在稳健性、安全性、公平性和可靠性等方面引发了大量的担忧。在社会科学中，虽然基础模型可以对大量定性数据集进行高级分析，但它们还面临着确保针对数据异常的鲁棒性和表示公平性的问题。在医学科学中，基础模型通过其处理大规模医学数据集的能力有望带来一场革新，但它们必须以最高的安全性和可靠性来实现这一点，以防止有害后果。因此，该项目通过开发可信基础模型为以上基础模型的问题引入了解决方案。具体来说，可信基础模型将解决四大挑战，包括针对噪声输入的鲁棒性、针对对抗性提示的安全性、针对有偏见的训练数据的公平性、以及针对非充分知识的可靠性。此外，通过开发先进且有针对性的解决方案，该项目旨在增强可信基础模型的功能性和可靠性，特别是在社会科学和医学科学等关键领域，从而促进可信基础模型负责任且有益地融入这些领域。总之，该合作项目有望解决四大挑战并构建可信基础模型，从而进一步部署到更广泛的科学和工业应用中。
项目编号： C4002-24Y
项目名称： 针对新兴病毒变种的抗体交叉反应性的临床和机制研究，以促进疫苗设计
项目统筹者：张栢恒教授
院校名称：香港中文大学
项目摘要
为应对快速演变病毒所构成持续威胁，以及其对传统疫苗效力造成阻碍，本研究团队正积极研发先进电脑模型，旨在模拟抗原与抗体于抗原表位层次相互作用。此「虚拟实验室」建构，将能精确鉴定出具广泛交叉反应性抗体，对于设计可提供更广泛保护、以抵抗病毒变异新世代疫苗至关重要。为验证此等计算机模型之准确性，团队将采用来自不同病人组别之真实临床样本进行验证。通过比较模型预测结果与实际抗体反应，本研究团队冀望确保模型稳健性、临床相关性，并能精确反映人类免疫反应，从而有效衔接理论与实践。为实现持久且广泛保护效果，本研究团队将进一步追踪疫苗接种后抗体于生物体内演变历程。此追踪研究将有助于揭示广泛反应性疫苗候选物如何驱动抗体成熟，为优化疫苗设计提供关键性之洞察，最终达成发展可持续且能适应未来病毒变种免疫力目标。
项目编号： C4004-24Y
项目名称： 多功能大规模三维光电神经形态计算系统
项目统筹者：黄超然教授
院校名称：香港中文大学
项目摘要
传统集成电路已难以满足人工智能（AI）快速增长的计算需求。据OpenAI估算，AI计算需求每两年增长100倍，增速远超摩尔定律的50倍。为突破摩尔定律的限制，神经形态计算系统应运而生。与传统处理器的顺序处理方式不同，神经形态计算系统采用高度并行的运行模式，大幅提升了计算速度和能效。然而，神经形态硬件在规模扩展方面仍面临诸多挑战。由于规模受限，目前大多数神经形态硬件仅能完成基础的基准测试，难以支持实际应用场景。
此项目致力于探索实现大规模神经形态计算系统的可行路径。该系统不仅在计算速度和能效上大幅超越传统数字集成电路，还能处理海量参数，支持运行大型AI模型。为实现这一目标，项目提出了一种基于3D光子-电子神经形态计算系统的创新方案。该方案利用新型光学超表面器件，能够在一次运算中处理数千万个权重，且几乎不消耗能量。初步研究显示，团队已成功在一块超表面芯片上集成超过4000万个光学神经元，单层超表面的计算性能相当于50层卷积神经网络（ResNet 50），同时计算时间和能耗相较于GPU降低了1000倍以上。
尽管光学超表面具备显着优势，但仍面临制造缺陷和可编程性受限的挑战。为解决这些问题，此项目将创新性地开发适用于光学超表面神经网络的新型计算框架和架构，使其能够扩展至任意宽度、深度和复杂度。这些创新不仅将支持实现大规模AI模型，还将显着提高系统对制造和实施误差的容忍能力。此外，团队还计划扩展系统功能，打造一个能够并行处理多模态AI任务的计算平台。该扩展将利用多维光学复用技术，在不增加设计和设备复杂性的前提下，进一步提升系统性能。
最终，团队期望该系统凭借其前所未有的规模和能力，为解决实际AI挑战提供高效解决方案。团队将展示该系统在多学科领域的实际应用和影响，包括加速全片图像（WSI）的癌症检测分析，以及支持智能电网的大规模科学模拟。项目的成功实施将交付一套大规模、低功耗、高性能的神经形态计算系统，为未来多种颠覆性AI技术的发展提供强大动力。
项目编号： C4005-24Y
项目名称： 基础编辑作为神经发育障碍的干预策略：研究病理生理机制和治疗应用
项目统筹者：叶栢勤教授
院校名称：香港中文大学
项目摘要
神经发育障碍（NDD）影响着全球很大一部分儿童，患病率为5-10%。尽管致病基因存在差异，但不同的NDD有共同的并发症，包括智力残疾、自闭症特征、感觉和运动异常。在缺乏有前景的候选药物的情况下，该领域正在将重点转向基因治疗作为一种潜在的治疗方法。然而，基因治疗是否可以可靠地应用于纠正神经发育缺陷尚不清楚。因此，在本项目中，团队组建了一个多学科团队，评估碱基编辑系统作为NDD潜在可翻译治疗策略的可行性和有效性。团队的初步遗传分析表明，使用这种策略可以精确纠正高置信度NDD相关基因中超过40%的致病性变异，突显了这项技术对NDD的潜在影响。
项目编号： C5001-24Y
项目名称： 基于有机/二维材料异质结忆阻器阵列的柔性视网膜系统
项目统筹者：韩素婷教授
院校名称：香港理工大学
项目摘要
这项目的重点是开发一种受人眼启发的新型人工视觉系统，称为视网膜仿生系统。人眼非常高效，具有宽广的视野、低能耗以及在视觉信息传达到大脑之前进行预处理的能力。通过模仿这些特性，科学家们旨在利用先进的有机/二维异质结构忆阻器材料创建一个灵活的、圆顶形状的人工视网膜。这些材料具有柔性、成本效益高且与生物系统兼容的特点，使其成为创建无畸变人工视网膜的理想选择。
这项目的目标是构建一个具有180°×180°视野和高分辨率的系统，且能耗极低。这可能会彻底改变机器视觉，使机器人和自动驾驶车辆能够更像人类一样看见和处理视觉信息。这将改善制造自动化、增强自动驾驶汽车的导航能力，并带来更先进的监控系统。
此外，这此项目可能推动神经形态计算的发展，神经形态计算旨在复制大脑的神经处理方式。通过这样做，它可能会带来更高效和强大的计算机系统，以类似于生物系统的方式处理信息。该研究还将为材料科学、电子学和神经科学等领域做出贡献，为对尖端技术和跨学科研究感兴趣的学生和研究人员提供宝贵的学习机会。
项目编号： C5002-24Y
项目名称： 基于共格纳米蜂窝结构设计具有超高强度、塑性和热稳定的纳米双相合金
项目统筹者：焦增宝教授
院校名称：香港理工大学
项目摘要
在航空航天、交通运输和能源等诸多领域，迫切需要能够在常温和高温环境下表现出高强度、高塑性和良好稳定性的先进材料。纳米晶材料因其高强度和高耐磨性而备受关注，然而其室温脆性和高温不稳定性极大地限制了其在实际工程中的广泛应用。本项目旨在开发一种具有纳米尺度蜂窝状结构的新型纳米晶合金，以突破这些限制，研究目标是设计和测试这些新型合金，深入探讨其在不同环境下的原子结构、稳定性和力学性能。从科学角度看，本项目将揭示影响这些材料在不同温度条件下形成、变形和热稳定性的内在机制；从技术角度来看，本项目有望开发出一种兼具高强度、良好塑性和优异热稳定性的新型材料，适用于广泛的工程应用。预计本项目的研究成果将为深入理解和提升纳米结构材料的力学性能和热稳定性提供关键见解，为解决纳米晶合金脆性与热稳定性这一长期挑战奠定基础，进而推动设计出兼具高强度、高塑性和热稳定性的新型材料，最终这将有助于香港的技术进步和支持工业发展。
项目编号： C5004-24Y
项目名称： 用于可持续城市微气候设计的人工智能风场模拟
项目统筹者：尤若于教授
院校名称：香港理工大学
项目摘要
全球正面临气候变化的挑战，而香港作为一个高密度城市，面临着巨大的挑战。由于城市热岛效应（UHI）的影响，热浪可能使城市环境变得难以忍受。先前的研究表明，虽然城市的气候无法改变，但我们可以创造局部的户外降温区。我们可以通过城市微气候的早期设计和规划来优化热舒适性和风舒适性，并将热应力风险降至最低，而设计过程需要精密的城市风模拟。因此，需要一种高效且准确的风场模拟工具，让城市规划者能够使用。团队将开发一个人工智能增强的湍流模型，以提高现有计算流体动力学（CFD）模拟的准确性，同时保持相近的计算成本。团队计划利用开发的人工智能增强湍流模型来训练一个端到端的神经网络，作为可持续城市微气候设计的CFD替代方案。最后，团队将展示这个人工智能风场模拟工具在香港的空气流通评估和城市通风走廊规划中的应用。
项目编号： C6001-24Y
项目名称： 大湾区挥发性有机物的海洋排放：与空气质素和气候变迁的相互作用
项目统筹者：顾达萨教授
院校名称：香港科技大学
项目摘要
海洋来源的挥发性有机物在沿海地区形成臭氧和气溶胶方面扮演着重要角色，特别是在浮游植物繁盛期间，排放量增加的情况下。其中一些有机物，如卤代烃，被视为温室气体和臭氧消耗物质，对气候变化和平流层臭氧耗损有着重要影响。然而，由于缺乏测量数据和复杂的生产过程，海洋挥发性有机物的估算差异非常巨大。因此，迫切需要对海洋挥发性有机物及其对空气质量和气候变化的影响进行深入的研究。
在这个项目中，团队计划建立一个研究框架，使用多种技术来研究大湾区沿海水域的海洋挥发性有机物。团队将从地面、海上和空中平台收集数据，使用“自上而下”的方法来测量海洋挥发性有机物。此外，卫星观测将帮助团队使用“自下而上”的方法估算海洋挥发性有机物的排放。团队还将研究不同浮游植物如何产生挥发性有机物，以了解它们的敏感性。通过计算机模型，团队将探索海洋挥发性有机物与空气质量和气候变化之间的关系，并评估结果中的不确定性。这个协作项目汇集了大气化学、海洋生态学和数值模拟等领域的专家。研究结果对于监测和改善香港及大湾区的沿海环境至关重要。此外，这个项目还可以为区域、国家和全球的可持续发展做出贡献。
项目编号： C6002-24Y
项目名称： 基于活体建筑材料开发适用于零资源-极端恶劣环境的地外建筑技术
项目统筹者：仇霁申教授
院校名称：香港科技大学
项目摘要
月球和火星极度缺乏资源，且环境极端恶劣（极寒、准真空和远小于地球的重力）。学界已提出了多种概念性的地外建造方案，为未来的月球和火星基地做技术准备。这些技术方案可被归纳为“利用太阳光、激光或微波现场加热熔融月球或火星土壤以形成工程材料，结合增材制造工艺建造全尺寸结构”。它们虽然在一定程度上应对了在资源、环境和自动化方面的挑战，但其能耗过于庞大。即使利用现有最大尺寸的火箭，运送现有最高效的能源收集设备至现场，在最乐观的情况下，仍需数月时间才能建造一个仅供数人使用的小型房屋。
团队将研究探索一种全新的地外建造技术，该技术也将适用于在远离海岸线的南极内陆开发大型项目。这项技术将基于一种新型的可承重复合材料——活体建筑材料(LBM)。它利用微生物及其合成的水凝胶粘接现场的沙粒，形成高性能工程材料。与基于月球或火星土壤的建材相比，该技术可直接利用在地的低温和低气压优化生物凝胶的交联和相变，并通过基因工程提升凝胶的工程性能，进而降低建造能耗和提高材料利用率。本研究团队已经在类火星的环境中试验并展示了全自动LBM建造和高性能LBM结构设计的可能性。本项目将着力解决该技术在真正的地外环境中将面临的诸多挑战。首先，团队将利用生物合成技术制备粘性蛋白质作为LBM的粘接材料，并研究抗冻剂对于其流变-力学性能的提升。其次，团队将在既有的3D打印机中加入实时温度监测功能以控制生物凝胶的打印，并研究其在寒冷环境中的打印性能。再次，团队将基于机器学习开发一种可预测极低气温和气压中成型的LBM微观结构的模型，并结合多尺度CFD-DEM模型以优化LBM的力学性能。最后，团队将研究低温和低压环境对LBM的活体功能的影响，进而探索地外环境中再生该材料的可行性。
项目编号： C6003-24Y
项目名称： 基于电路基础模型的智能化敏捷集成电路设计方法
项目统筹者：谢知遥教授
院校名称：香港科技大学
项目摘要
基于超大规模集成电路的芯片是我们现代信息社会的基础。然而，芯片设计的日益复杂化导致了芯片设计成本的飙升，据估计，在最新技术节点，芯片的平均总设计成本将超过5亿美元。针对这一挑战，近年来，由人工智能（AI）辅助芯片设计的方法在提高设计效率和降低设计成本方面展现出了极大潜力。在本研究项目中，研究团队将开发名为“电路基座模型”的新型AI解决方案，用于支持敏捷的芯片设计流程。“电路基座模型”是一种创新性的AI基座大模型，通过针对电路数据的定制化，电路基座模型能够捕捉集成电路数据的许多独有的特性。与针对特定任务的传统监督式AI相比，电路基座模型旨在从根本上增强AI对电路的理解能力，并实现针对多种芯片设计任务的泛化性。具体来说，研究团队将开发多模态的电路编码AI模型以捕捉电路结构和设计功能，以及基于大型语言模型的电路解码AI模型以自动生成芯片设计。此外，电路基座模型还将为电路设计过程提供基于自然语言的控制界面。通过扩大模型规模和训练数据量，开源的电路基座模型有望提供一个通用的基础，支持不同的电路设计团队构建他们自己微调的AI解决方案。总结而言，电路基座模型将促进电路设计范式的转变，从依赖人工和反复迭代的设计流程转变为基于定制化大模型的智能与敏捷的设计流程。
项目编号： C7001-24Y
项目名称： 多模态生物心理社会评估与非药物介入对难治性精神分裂症谱系障碍患者认知功能下降的影响
项目统筹者：陈喆烨教授
院校名称：香港大学
项目摘要
精神分裂症是一种有着不同长期结果的慢性重性精神障碍。尽管干预措施取得了进展，但最近的长期随访研究表明患者的长期功能恢复改善有限， 患者的认知功能缺陷可能是导致这种情况的主要原因。大约有15-30% 的精神分裂症患者对在接受至少两种不同类型的抗精神病药物治疗后症状仍未得到明显改善，被认为是难治性精神分裂症，他们的功能恢复和认知功能相对较差。对于难治性精神分裂症患者的纵向认知功能变化及其可能的机制的理解仍然有限，并且缺少有效干预措施。近期研究表明神经退行性过程可能是精神分裂症进展的关键解释之一。研究发现精神分裂症和阿尔茨海默病的遗传易感性可能存在重叠的部份，微生物-肠-脑轴在不同人群的认知功能中发挥的不同作用，这都表明生物-心理-社会因素存在的复杂相互作用可能导致了精神分裂症患者的神经退行性病变，加速了疾病的进展。综上所述，团队提出了四项相互关联的系统性研究，期望阐明难治性精神分裂症患者认知功能缺陷及加速衰退的机制，并制定出有效的干预策略。第一项研究是基于此前的巢式病例对照研究收集的难治性和非难治性精神分裂症患者进行的为期12年的随访研究，旨在利用临床和认知功能评估以及脑部核磁共振数据来探索两组患者的认知功能的纵向变化。难治性精神分裂症患者的认知功能衰退可能会加速，脑体积的变化可能会更大地偏离正常的脑衰老轨迹。第二项研究是一项随机对照试验，旨在检验有氧运动、经颅直流电刺激和联合有氧运动和经颅直流电刺激对难治性精神分裂症患者认知功能改善的影响，同时还将探索肠道微生物群和大脑功能在这些干预的影响中可能发挥的作用。第三项研究将研究微生物-肠-脑轴在下列变化或现象中可能存在的的潜在作用：在难治性和非难治性精神分裂症患者认知功能差异，难治性精神分裂症患者认知加速衰退过程，以及第二项研究之中难治性精神分裂症患者接受干预时认知功能改变。第四项研究将研究精神分裂症、阿尔茨海默病和智力的共同遗传易感性，以及纵向社会心理因素对精神分裂症患者认知缺陷和难治性精神分裂症患者认知加速衰退的影响。这些研究的结果对于系统性理解精神分裂症患者神经退行性机制至关重要，并将为指导未来的重性精神疾病服务发展以改精神分裂症善患者的长期结果起到重要作用。
项目编号： C7003-24Y
项目名称： 面向快速高效基因组分析的异构存算一体硬件技术
项目统筹者：李灿教授
院校名称：香港大学
项目摘要
快速的基因组分析，有助于医生做出更好的决策，通过个性化的医疗提高患者的预后，并降低医疗成本。这一进展促使美国、英国、中国、沙特阿拉伯等国家启动了国家基因组项目。这一技术也用于快速检测病原体，从而对于医疗保健和政策决策至关重要，例如识别耐药基因或追踪环境中的新冠病毒。
这些应用利用了先进的测序技术，使DNA和RNA测序速度大大加快。然而，处理这些测序数据的需求已经超过了计算机硬件的发展。这一问题在单细胞分析兴起的背景下更加突出，因为这需要分析大量数据。此项目旨在创建突破性的硬件技术，直接在存储器中处理数据，这已被证明可以加速人工智能和大数据任务，但在基因组分析中并不是唯一的挑战。这需要从生物医学算法到新型计算架构的多领域专业知识。
在该项目中，团队计划开发新的内存计算技术用于基因组分析。团队将使用基于RRAM的存内计算，不仅用于基本矩阵计算，还用于更复杂基因组分析特定的任务。团队将构建一个优化设备的原型系统，并开发与此硬件配合良好的算法，例如直接处理测序仪的原始数据。最终系统将展示如识别病毒变体和分析单细胞数据等应用，显示出比当前方法显着的改进。此经验丰富的团队以及行业顾问对所需技术有深刻的理解。虽然团队使用RRAM作为测试平台，但团队的方法可以应用于其他存储器技术。成功开发这些技术将导致更快速和高效的数据分析，帮助生物学家和医生加快诊断、研究和技术进步。
项目编号： C7004-24Y
项目名称： 具有高性能圆偏振发光的硼氮(BN)螺旋分子：新材料的合成、机理的理解和器件的开发
项目统筹者：刘俊治教授
院校名称：香港大学
项目摘要
有机发光二极管 (OLED) 因其完美的色彩、更低的能耗和更高的效率而被视为下一代照明和显示技术最有前途的候选者。然而，OLED 显示器中对比度增强的圆偏振器会导致约 50% 的内部光损失，而这一问题可以通过在圆偏振 OLED (CP-OLED) 中使用有机手性材料来克服。尽管过去几年来人们致力于开发用于 CP-OLED 的手性有机分子，但这些分子表现出较小的发光不对称因子 (glum) 值，因此器件性能较差。因此，开发具有高光致发光量子产率 (PLQY) 和大 glum 值的手性有机材料仍然是一个尚未解决的科学挑战，限制了 CP-OLED 器件的性能和发展。
在这个合作项目中，团队的目标是合理开发一类新的手性功能材料，即内螺氮硼烯 (HABs)，这是香港大学的团队最近率先开发出来的。团队的早期结果表明，这些非常规手性分子表现出优异的圆偏振发光 (CPL)，其 glum 值是迄今为止报道的最大值之一。团队的目标是全面了解这种新材料HABs中 CPL 的基本机制，从而使团队能够设计和合成具有更好 CPL 性能的新型分子。最后，团队将探索它们在 CP-OLED 中的应用。作为关键成果，团队希望建立新的基于溶液的材料化学，为这些所得非常规 BN 掺杂的共轭螺旋材料的应用描绘可靠的结构-性能-应用关系。
项目编号： C7005-24Y
项目名称： 睡眠和昼夜节律作为在注意力缺陷多动障碍（ADHD）中的跨诊断机制
项目统筹者：李馨教授
院校名称：香港大学
项目摘要
注意力缺陷多动障碍（ADHD）是一种在儿童青少年中常见的病症，但它可能以不同方式呈现和影响患者，使得开发有效的治疗方案具有挑战性。导致ADHD复杂性的一个重要因素是睡眠。许多ADHD患者有睡眠问题，这可能加剧他们的ADHD症状，增加其他心理健康问题的风险并降低常规治疗的有效性。ADHD与睡眠和昼夜节律之间的交互作用是复杂的，可能会影响患者整日保持适宜觉醒水平的能力。ADHD的患者本身通常难以调节他们的觉醒水平，这使得他们难以持续实现最佳的觉醒状态。这些困难可能会因睡眠和昼夜节律问题而进一步恶化，损害他们维持理想觉醒状态的能力。然而，睡眠和昼夜节律问题如何影响ADHD，尤其是对觉醒系统的具体机制仍不清楚。
本研究旨在利用先进的技术，包括使用结合深度表型分析策略和对神经生物学、环境、行为和心理因素的全面评估，来填补现时研究中的空白，以增进我们对睡眠、昼夜节律和ADHD之间关系的理解。研究目标是揭示ADHD中睡眠和昼夜节律问题的潜在机制，并识别可能与睡眠和昼夜节律相关的ADHD亚型。此外，本项目将评估针对睡眠和昼夜节律的治疗对患有ADHD的青少年的影响，重点关注觉醒系统。这项研究采取适合实际临床应用的方法，从长远来看，旨在发展实证为本的、更个性化的ADHD治疗策略，这将有助于改善这一疾病的治疗方法并提升对患有ADHD的儿童青少年的护理和临床服务。