项目名称： 中东呼吸综合症冠状病毒跨种传播和致病机制的分子基础
项目统筹人： 胡钊逸教授（港大）
摘要
随着人类免疫缺陷病毒（HIV）、流感病毒 （influenza virus）、严重急性呼吸道综合症（SARS）冠状病毒和伊波拉病毒
(Ebola virus) 等新发传染病病毒在人类中的出现和爆发，人类全球性公共卫生环境面临着严重的威胁。与其他新发病毒相比，冠状病毒的研究最为薄弱。人类新型中东呼吸综合症（MERS）冠状病毒的爆发给全球性公共卫生环境以及世界卫生组织敲响了警钟：人类新型中东呼吸综合症冠状病毒已被列为"威胁全人类健康的新型病毒"。与SARS不同的是，MERS在人类中的传播与爆发更为复杂。人类SARS冠状病毒来源于中国南方野生动物市场，野生动物所携带的冠状病毒从野生动物传播到人类，通过关闭野生动物市场，隔断人与携带冠状病毒的野生动物接触，人类SARS冠状病毒在人类中的传播与爆发很快消失。与SARS不同，MERS在人类中的传播可以持续两年，而且MERS的死亡率高于百分之三十。我们的研究小组已经在人和动物中发现了许多国际未报道的新种冠状病毒，并对发现的新种冠状病毒进行了深入的鉴定与分析。在鉴定监测新冠状病毒方面，我们已经开展了十余年的研究。目前为止，我们所发现的新冠状病毒数量是全球之冠。例如，我们的团队已经发现并报道了人类SARS冠状病毒，人类冠状病毒HKU1，以及在蝙蝠中发现的类SARS冠状病毒。更为重要的是最近鉴定与发现的扁颅蝠属蝙蝠冠状病毒HKU4和伏翼属蝙蝠冠状病毒HKU5（统称为蝙蝠冠状病毒HKU4和HKU5）。我们研究发现，蝙蝠冠状病毒和MERS冠状病毒的亲缘关系很接近，这为鉴定寻找人类MERS冠状病毒的动物传染源头建立了良好基础，同时也为进一步深入研究冠状病毒的致病机制建立了很好的平台。在过去的两年里，我们针对MERS
冠状病毒开展了一系列的探索性实验并已经取得了良好的实验结果。首先，我们在蝙蝠中发现了一株与人类MERS冠状病毒极其相似的冠状病毒，和蝙蝠冠状病毒株HKU4和HKU5相比，这株病毒株与MERS冠状病毒的亲缘关系更近。其次，我们建立了一个用于研究MERS冠状病毒感染的动物模型。最后，我们同时发现了MERS冠状病毒逃逸宿主防御的新机制。基于以上新的发现和研究基础上，我们针对MERS冠状病毒提出三个重要的研究方向：第一，我们将致力于研究MERS冠状病毒的进化机制，从而研究MERS冠状病毒的传播途径和在人与动物之间的跨种传播的机制。第二，我们将探索MERS冠状病毒逃逸天然免疫系统的分子机制。第三，我们将研究MERS冠状病毒在宿主的肺部及肺部以外器官的复制和致病的机理。我们的冠状病毒研究小组隶属于新发传染病国家重点实验室，已是国际领先的研究队伍并孕育了诸多的冠状病毒学家，研究组组长是病毒分类学国际委员会冠状病毒研究组的成员，和其他国际冠状病毒学家保持着良好的联系。而且，我们实验室有进行危险病原动物试验的生物安全三级实验室。综上所述，坚实的研究基础、良好的研究环境以及与中东和中国的研究人员建立的良好合作关系，为我们顺利开展MERS冠状病毒的研究提供了优越的条件。通过鉴定MERS冠状病毒的宿主和中间宿主，研究其新的致病机制，我们的研究将为MERS冠状病毒以及将来可能出现的新的冠状病毒的预防、诊断和治疗提供很好的启示作用。
项目名称： 母体血浆胎儿核酸研究中心
项目统筹人： 卢煜明教授（中大）
摘要
产前诊断是产科服务必不可缺的的重要部分。基于母体血浆回圈胎儿去氧核糖核酸（DNA）分析的无创性检测突破了传统模式，已带来了产前诊断的革新和巨变。1997 年，专案统筹负责人，卢煜明教授，率先在孕妇的外周血浆中发现了游离胎儿 DNA 的存在。2008 年，该研究团队获得了大学教育资助委员会卓越学科领域计划 (AoE) 的资助 (AoE/M-04/06)，研发了唐氏综合症的无创检验方法，并成功应用于临床诊断，逐步被多个国家所采用。这实现了基于 DNA 分析的无创性产前诊断技术从科学研究到临床检测的重大飞跃。另外，该团队利用母体血浆 DNA 分析，破解了胎儿全基因组图谱，是另一项显著的研究成果。在此申请项目中，我们计划组建由病理学家、实验科学家、产科专家、生物信息学家以及公共卫生专家等多学科研究团队，共同解决产前领域的关键问题，以满足临床诊断的需要。尤其是研发用于分析游离核酸的新一代技术，探索目前了解甚微的游离胎儿核酸的生物学以及病理学特性。利用此项崭新技术与生物学见解，致力于达成妊娠相关疾病（如单基因遗传疾病、胎儿死亡、妊娠毒血症等）的无创诊断目标。无创性产前检测的意义及益处也将从伦理、法律以及社会学等多角度探索分析。通过培养研究生与研究人员，通过予产科专家和医学检验从业人员的教育工作坊，我们的研究成果带来的知识信息与检验技术也将进一步广泛传播，令更多人士受惠。
主题2： 建设可持续发展的环境
项目名称： 智慧型城市供水系统
项目统筹人： 招捷达教授（科大）
摘要
城市供水系统是全球30多亿人的生命线。然而因系统老化、运行低效和功能不足等问题，世界银行估计全球每年因管网渗漏、爆裂而造成的爆裂而造成的用水流失约为150亿美元。严重的爆水管导致市区水浸，瘫痪商业活动。面对城市化和气候变化带来的挑战，很多国家都迫切需要改善它们的供水系统。
水利基建是全国性的重要议题，在2011年发表的《中央一号文件》、2011年的关于“绿色大珠三角地区优质生活圈”的研究工作，以及香港政府2008年的“全面水资源管理”和2015年的“智管网”政策中均是重点。美国水务工程协会估计，单是改善美国的供水系统就需要耗费2500亿美元。香港政府亦已投资约230亿港元，进行水管更换及修复计划。
由于城市供水管网一般都敷设于地底，难以直接进入，系统的设计和维修都受到探测方法所限制。目前的探测和数据收集方法难以准确判断渗漏的范围和位置。因此，我们提出一个主题研究项目，去开发一套崭新的城市供水管网故障识别与检测系统。项目将包括理论研究，模型试验与现场测试。研究成果可用于实时诊断与检测城市供水管网系统的缺陷，并提供积极的解决方案。为此，我们组织了一个国际性的跨学科精英研究团队来开发新一代的智慧型城市供水系统。
本主题研究提出在待测管道中产生高速的（速度大约每秒1公里）水压力波，然后利用高灵敏度传感器采集水压力波的反馈信息。收集到的数据将会透过先进的水动力学的反演法分析，从而确定水管中存在的渗漏、阻塞和水管管壁变弱的位置和特征。这些理论与方法将会首先在香港的一个现场试验系统进行测试与验证。另外，我们将会建立一个多用途的中试规模的实验系统来示范城市管道系统水流及水压的瞬变现象与过程。
我们在进行本主题项目研究时，将与香港水务署紧密合作。研究符合香港政府的“智管网”政策，成果将为香港的可持续发展，特别在水资源节约与保护方面，作出重大的贡献。
项目名称： 香港泥石流流动机理及风险控制
项目统筹人： 吴宏伟教授（科大）
摘要
香港山多平地少，人口稠密，城市不断向陡峭的天然坡地发展，加上极端天气日益频繁，因此，香港的山地滑坡和泥石流风险与日俱增。2008年6月7日香港特大暴雨所诱发的多处山体滑坡和山泥倾泻所造成的灾害仍历历在目。受泥石流影响，香港国际机场的唯一陆上通道 - 大屿山高速公路被泥石流中断达16小时。与其它地区不同的是，香港的泥石流防治受到各种特殊条件的挑战，包括超过2000毫米的高强年降雨量、陡峭的山坡、密集的人口以及昂贵的地价。因此，世界上其它地方采用的基于经验方法的传统泥石流防护措施并不适用于香港。目前急需研究开发适用于香港的安全、经济、新型的解决方案。
为防治泥石流灾害且为香港的经济发展提供一个安全可持续的环境，本研究项目以大学为主导，并与工业界紧密合作，组成了包括工程学、计算机科学、环境科学、生态学及香港工程师学会代表的跨界跨学科研究团队，对香港泥石流进行系统科学的研究。
本研究项目包含以下三个联系紧密的重要课题：
（1）泥石流物料的宏微观特性试验及泥石流现场监测新技术。本课题将测试香港常见泥石流物料从颗粒到连续体、从微观到宏观的多尺度力学特性。研发搭载无人机的三维数字地形测量系统，以快速建立高精度的地形模型，对泥石流流动性能进行评估。
（2）泥石流的流动机理研究。本课题将利用先进的土工离心机，并建造一个大型泥石流试验水槽，配置最先进的监测仪器模拟泥石流。本课题还将发展新型的多尺度泥石流数值模型，用于研究泥石流中固相-液相之间以及颗粒-颗粒之间的相互作用。泥石流现场监测、离心机试验和试验水槽测量的数据将用于标定此新型的多尺度数值模型。
（3）泥石流的风险控制措施。针对香港降雨强度大和山坡陡峭的特点，本课题将研究和开发用以阻挡泥石流的多层次柔性防护网，以降低泥石流的风险和危害，并为多层次柔性泥石流防护网的设计指南提供科学数据和试验验证。
本研究项目将对香港及世界各地的泥石流防护技术发展产生直接的影响。本研究项目将开发出具有可持续性、可靠性的泥石流防护技术，它的造价更经济、维护更环保，可推广应用于香港以及加拿大、美国、中南美洲、意大利、挪威、英国、马来西亚等容易发生泥石流的国家和地区。本项目对颗粒流的科学发现和技术进步更将进一步提升对防治雪崩、海底滑坡、矿山滑坡及食品加工等过程的认识和研究。
项目名称： 高速铁路和铁道系统的安全性、可靠性及应急管理研究
项目统筹人： 徐国良教授（城大）
摘要
服务于电力传输、旅客运输、供应链管理、网路连接，金融和其他等方面的大型网路系统呈现愈来愈复杂的趋势，如何提供安全可靠有效的操作是亟待解决的难题。随着监控技术的快速发展，大量的数据应运而生。面对新的挑战，监控技术与高效的数据采撷手段的融合成为了一种快速有效的解决方式。
香港因其创新、独立、高效和对顾客负责的特点而在服务行业久负盛名。针对香港在复杂网路系统安全性、可靠性和高效管理方面的专业经验，本提案致力于进一步扩大香港在该领域的优势。我们将会主要关注高速铁路系统和城市轨道系统，但我们的研究结果也对其他复杂系统研究有一定的参考价值。
作为一支世界一流的研究团队，我们的学者遍布众多交叉领域，如遥感和监控、大型高速数据流程即时分析与统计、安全高效工程系统的决策理论等。我们提案研究主要涵盖两个方面：确保高速铁路系统和城市轨道系统的安全可靠性和确保乘客客流、需求、车次安排和票价等方面的安全与有效管理。同时，针对灾害回应和系统服务中断后的重排程，我们也会提供决策支持。
第一个方面为工程系统，我们关注轨道、线缆和机车的安全与可靠性。我们将应用异常检测，故障识别，故障诊断和可靠性退化模型为铁路系统的重要组块和闲置部件提供最优的维护计划和供应链管理策略。第二个方面为人员流动和系统性能管理，我们试图防范于未然，为可能产生的紧急情况提供可行的回应策略。火灾安全，避免人群过度拥挤、最优的调度、定价和收入管理是本提案的重点内容。针对系统中断后的恢复，我们将关注车次表调整、车辆和人员的重排程。