新聞及香港科大故事

A high-level delegation led by James M. McKelvey Prof. Aaron BOPICK, Dean of McKelvey School of Engineering (McKelvey Engineering) of Washington University in St Louis (WashU), visited the Hong Kong Universtiy of Science and Technology (HKUST) on September 20, 2019 to sign a memorandum of understanding (MoU) to establish a framework within which cooperation may develop between the two leading universities in the world.

中學時期的黃嘉錢立志行醫，但公開考試成績不如預期，粉碎了他懸壺濟世的夢想。不過，俗言有雲：塞翁失馬，焉知非福！當年試場失意，反而為小夥子帶來意想不到的寶貴機遇。 嘉錢最後獲科大錄取，攻讀生物化學及細胞生物學，其後繼續深造，剛於今年完成科技領導及創業哲學碩士課程。修讀碩士期間，他偶然讀到化學及生物工程學系孫飛教授一篇有關智慧水凝膠的論文。在醫學界，智能水凝膠又名「軟物質」，通常用於藥物遞送、幹細胞治療等生物醫學範疇。 傳統水凝膠以合成聚合物或生物提取物（如動物膠原）製造，或會引致敏感；由孫教授團隊研發的新型水凝膠，成份卻與人體組織極為相似，可盛載活細胞進入人體，儘量減低敏感和人體免疫排斥的反應，令問題得以解決。 嘉錢深信這項科技大有潛力轉變成商品，於是毛遂自薦，直接與孫教授商談合作，結果雙方一拍即合。 這次合作，不僅助嘉錢踏上企業家之路，亦使他終於得償心願，貢獻醫學界。孫教授把他介紹給自己的學生王日和楊中光。兩人分別為生物工程學博士與化學及生物分子工程學博士，現時同為化學及生物工程學系的博士後研究員。今年初，他們共同創辦了取名SPES Tech的生物工程初創企業，利用其水凝膠產品 「LitGel」研發新一代療法，並由孫教授擔任公司主席及首席科學顧問。 團隊不僅在今年5月贏得第5屆香港大學生創新及創業大賽的「創新項目特等獎」，也在4月份入選「默克中國加速器計畫」（ Merck Accelerator China Program）的六強初創公司之一。最近，他們更獲得為期4年的香港科技園「生物醫藥科技培育計畫」批出暫准資助許可，符合所有條件後，公司將可獲最多600萬港元產品研發撥款。 一切成就得來不易。像他們這類初嘗營商滋味的新手企業家，縱使擁有傑出發明，但從創業到成長階段，卻往往缺乏必需的硬體和軟體支援。 ' 嘉錢說：「科研上，科大對我幫助很大，這對確立公司的發展方向非常重要。」 為扶持像他們這類初創企業家，科大提供了所需的實驗室及尖端設備讓他們進行實驗和測試。大學或學院亦不時舉辦合作項目，儘量為團隊開拓產品應用的機會。

全球暖化以及溫室氣體排放讓海洋中的含氧量在過去數十年間持續下降1，污染並破壞我們的生態系統。為了遏止這個趨勢，香港科技大學（科大）的研究團隊發現一種機制，有望提升一種環保水生細菌清除二氧化碳的能力，為海洋生產更多氧氣。 儼如陸地上的樹木，藍綠藻(又名藍細菌)於海洋進行光合作用，為海洋生物提供氧氧，地球逾20%的二氧化碳都是經由它們所吸取。可是，全球每天有近半的藍綠藻，因被捕食或受病毒感染而死亡，當中單是一種名為噬藻體的病毒，每日便殺死達全球總量五分之一的藍綠藻。 科大海洋科學系副教授曾慶璐領導的研究團隊歷時五年，最近終於揭示噬藻體殺死這環保細菌，亦即其宿主(host)的規律，所倚賴的是宿主進行光合作用時所產生的能量。團隊利用實驗室培植的噬藻體進行研究，發現牠們於黑暗環境中，並不能完全發揮感染宿主的功能，但藍綠藻卻偏偏在晚上被牠們殺死。原來在日照時份，藍綠藻透過光合作用所生產的能量，會成為噬藻體用作感染其宿主的燃料－令噬藻體在日間完成所有足以破壞藍綠藻細胞結構的感染過程，使其終在晚上分崩離析。很多生物，包括日出而作、日入而息的人類，都具有晝夜節律，但今次研究首次發現，原來病毒亦具有晝夜節律。  曾教授表示：「透過了解日夜循環如何控制噬菌藻的感染過程，不但能幫助降低藍綠藻被感染的風險，由此增加其吸收二氧化碳的能力，減輕全球暖化；亦有助日後研究對抗病毒的藥物。很多人類疾病都是由病毒引致，現在我們知道病毒感染會受生理節律和晝夜循環影響，這可能為研發相關藥物對抗人類病毒提供新見解。」 是次研究成果已於科學期刊《美國國家科學院院刊》中發表。 1根據一份於2017年刊登在《自然》的科學研究文章，海洋在過去50年已減少逾2%氧氣，此步伐將在接下來的80年加快至最多7%，對漁業和沿海經濟造成潛在損害。  

香港科技大學（科大）日前獲國家教育部批准進行香港科技大學（廣州）（港科大（廣州）)的籌建工作，為科大揭開新一頁。新校園將與科大保持同等質量和水平，與清水灣校園優勢互補，致力培育人才及推動香港與大灣區、以及大灣區與世界各主要城市在教學產研上的合作，加強知識轉移，以彌補本港創科產業的不足。動工儀式今天在港科大（廣州）位於廣州市南沙區慶盛的校址舉行。香港特區政府行政長官林鄭月娥女士、廣東省委書記李希先生、廣東省委副書記兼省長馬興瑞先生、中央人民政府駐香港特別行政區聯絡辦公室主任王志民先生、國務院港澳辦副主任黃柳權先生、廣州市委書記張碩輔先生、廣州市市長溫國輝先生、廣州市南沙區委書記蔡朝林先生、科大校董會主席廖長城先生、科大校長史維教授和廣州大學黨委書記屈哨兵教授等為活動主禮嘉賓。特首林鄭月娥女士致辭時表示，香港正全面增強自身科創能力，特區政府過去兩年先後投放超過1000億港元，並推出相關政策措施，希望香港可以為大灣區科創作出貢獻。她相信港科大（廣州）將為穗港兩地高等教育的交流合作開展新的局面，培育具創新能力的國際化高端人才，並通過深化兩地在教研、科技成果轉化及學生交流等多方面合作，為兩地提供高水平的教研支援。科大校董會主席廖長城先生感謝內地及香港特區政府對科大在廣州辦學計劃的大力支持。他指：「港科大（廣州）獲批籌建，是科大開展廣州辦學的一個重要里程碑，不僅推動科大為粵港澳大灣區培養具國際視野及創新能力的高端人才，也期望為內地以至整個亞洲的科技創新和產業升級帶來深遠影響。廣州校園將秉承科大追求卓越、創新及創業精神，以及科大的先進辦學理念、優質教育資源與教學質量，力爭成為世界一流灣區大學。」科大校長史維教授稱：「我謹代表科大同仁，對合作各方考慮周詳和不懈的努力，以及審批部門的迅速批核與大力支持表示深切謝意。若非她們堅定支持，港科大（廣州）的籌備進度不會如此理想。未來，科大將憑藉廣州和清水灣校園互相補足的學位課程和學術架構，以及共享的實驗室、課堂和教研設施，更有效的培育人才，並為社會、尤其在創新及全球合作方面，作出積極貢獻。」

香港科技大學(科大)一個跨學科研究團隊發現，人體腸道中大腸桿菌所釋出的一種毒素，與大腸癌有關。研究不但為大腸桿菌對人類健康的影響帶來新見解，更有助推動預防全球第三常見癌症「大腸癌」 的研究*。 人體腸道中的大腸桿菌雖然可以幫助我們消化食物及調節免疫系統，但它們亦含有毒性，可以導致細胞周期停滯(arrest cell cycle)甚至死亡。科學家早已發現大腸桿菌所產生的大腸桿菌素(Colibactin)是一種基因毒性(genotoxin)化合物，可以破壞真核細胞中脱氧核醣核酸(DNA)的雙螺旋結構(double-strand breaks)，增加患上大腸癌的風險。不過，由於這種化合物濃度低、狀態不穩定及生物合成反應路徑(biosynthetic pathway)過於複雜，難以複製作研究用途，所以它到底如何導致DNA受損，至今仍是一個謎。 由科大捷成 David von Hansemann 理學教授、海洋科學系及生命科學部講座教授錢培元帶領的研究團隊，利用嶄新的生物合成方式，解開這個謎團。團隊不僅成功複製大腸桿菌素基因簇，更發現可以大量培植相關基因的方法，以進行測試及驗證。經過反覆分析及化驗多種大腸桿菌素前體化合物(Colibactin precursors)，團隊最終確定「大腸桿菌素-645」是引致DNA雙螺旋結構受損的元兇，並發現其生物合成反應路徑和損害DNA雙螺旋結構的機制。 錢教授表示﹕「雖然部分大腸桿菌素會透過交叉連接的方式損害DNA，但一直以來未有資料顯示它們會直接破壞DNA。我們的研究確認了大腸桿菌素-645會直接破壞DNA的雙螺旋結構，進一步解釋大腸桿菌素對健康的影響，補上長久以來缺失的一塊拼圖。」 硏究團隊中的李忠瑞指，重組大腸桿菌素的分子骨架，可以為設計及合成有效的DNA分解試劑(DNA cleaving agent)，例如合成限制性内切酶或癌症化療藥物提供基礎。

香港科技大學(科大)的科研人員成功研發全球首個可用作深度機器學習(machine learning)的全光學神經網絡，不但能讓人工智慧在處理較複雜的問題上﹕例如辨識事物之間的關係或風險評估等範疇，進一步追近人類，更可在能耗大幅度降低的情況下，以光速進行運算。一直以來，光學網絡操作僅限於線性*運算，但只靠線性運算並不能讓神經網絡模擬人類大腦運作而達至「深度學習」(Deep Learning)。人工智慧要掌握深度學習，需具有「非線性啟動函數」(non-linear activation functions) 的多層神經網絡。然而，在現存的光電混合神經網絡中，模擬人類大腦回應方式的「非線性啟動函數」乃透過電來實現，這限制了光學網絡的運算速度及能力。現在，由科大物理學系教授杜勝望及助理教授劉軍偉所帶領的研究團隊，實現了首個全光學多層神經網絡，為構建大規模的光學神經網絡推進一步。為突破限制，研究團隊利用冷原子介質內只需極低鐳射功率便能運作的「電磁波引發透明效應」(electromagnetically induced transparency, EIT)，來實現非線性啟用函式，並製作了一個雙層全光學的神經網絡。為測試成效，團隊利用這個網絡，對凝聚態物理學易辛模型(Ising model)中的有序相和無序相進行分類，發現與高性能電腦神經網絡運算的結果一樣準確。杜教授表示﹕「雖然我們現在的成果只是一個概念驗證(proof-of-principle)的測試，但它表明新一代的光學人工智慧—即在低能耗的情況下進行快速運算，是有可能的。」劉教授補充謂:「未來，我們希望擴大此技術的規模，構建一個更大型、更複雜的全光學神經網絡，以作圖像識別等實際應用。」研究結果近日刊登於權威期刊《Optica》，並獲美國光學學會撰寫新聞稿介紹。

數理科技(STEM)是近年香港教育界的流行語，不少學校增撥資源添置科技配件，但在生命科學部的周敬流教授眼中，卻有偏離本質之虞。香港以填鴨式教育聞名，學生缺少通過整合不同學科知識解決問題的訓練，然而，這種能力卻是STEM教育的要素之一。主次失焦，不僅會令科學教育走進死胡同，也難以培育香港需要的發明家或科學家。 周教授說：「STEM 的真諦，在於讓學生學習探索事情的方法、態度、原則和應用規則。可惜在香港不少高中和大學，學生學習的只是資訊，忽視了背後的邏輯和分析。」 要從課本或互聯網取得資訊，可說輕而易舉，但周教授建議同學專注於探索事情的態度和方法。「舉例說，認識大自然並沒有固定的方法。教育制度應讓學生有多些機會走出課室，觀察他們感興趣的事物，而不是只訓練他們應付一式一樣的公開考試。」 周教授說自己少時極為好奇，因此選擇在大學修讀生物學；而負笈美國德州貝勒醫學院攻讀細胞生物學博士學位，則與家族裡多人患癌有關。加入科大前，他是美國紐約愛因斯坦醫學院的分子遺傳學Belfer院士。  周教授鑽研身體形態的分子遺傳學、神經發展，以及合成和演化生物學。不論在大學校園或日常生活的各個層面，他都在努力培育新一代以科學解決問題，迎接二十一世紀的種種挑戰。 身為在香港致力提倡STEM教育的先驅，他著重訓練學生培養分析和解讀數據 、進而自行歸結原則的能力。訓練越早，效果越佳。為了達致兩大目標，他將國際生物奧林匹克(IBO)高中生國際比賽引入香港，一則希望為公眾學習生物學提供廣闊平台，但更重要的是 — 藉此改變本地學校對這門科學的看法和授課方法。 IBO香港區賽事於2018年首辦。在前一年，籌委會特別舉辦香港聯校生物奧林匹克比賽作為熱身。周教授說：「學生從中找到很多樂趣，非常興奮。這種學習生物學的模式，是他們從沒想過的！」  傳統教育制度下，生物學不外乎背誦和關鍵字，做好這兩點，就可以拿取高分。事實證明，IBO香港區賽事改變了一貫的遊戲規則，因為它開拓了學生的視野，讓他們體驗不同的學習方法。

由香港科技大學（科大）領導的跨學府研究團隊，成功研製了一種環保充電液體燃料。計劃全面成功後，將對全世界產生革命性的影響，包括把電動車的充電時間由數小時縮短至數分鐘。 電燃料如果以太陽能或風能充電，就會具 「碳中和」的優點；像化石燃料一樣，它可以很方便地輸入電網，或輸入車輛內。 這研究名為「用於可再生能源供電站及電動汽車的電燃料儲能技術基礎研究」，由科大的趙天壽教授領導；其他團隊成員來自香港大學、香港中文大學及香港理工大學。 趙天壽教授為張英燦工程學及環境學教授、機械及航空航天工程學系講座教授、以及科大能源研究院院長。這為期五年的研究計劃（2018 至2022）由研究資助局的主題研究計劃資助，資助額為5000萬港元。 趙教授解釋說：「我們成功研發了一個穩定的鋰硫電池，因為它的高能量密度和低成本，它既可以為電動車供電，也可以為電網儲存來自太陽能和風能的電力。」 「最讓我們興奮的是我們能夠將鋰硫電池轉化為液態系統，或稱為電燃料。」 用傳統充電方式為汽車充電，通常需要幾小時，但使用電燃料則只需幾分鐘。由於它可再充電，電燃料不會像化石燃料那樣越用越少。在充電站，耗盡能源的燃料從燃料缸移走，然後補充載有能源的燃料。  電燃料系統的運作是基於鋰硫電池的化學原理 – 利用鋰金屬的高容量以及硫陰極的廉宜價錢。雖然研究團隊已取得重要成果，但仍有挑戰要克服。首先，在鋰表面形成的枝晶可能會縮短電池壽命。其次，釋出的硫會溶解，並且破壞鋰陽極。 「一個解決方案是形成有表面保護的多孔鋰陽極，而此類方案以前都是通過不切實際、繁雜的方式實現，」 科大團隊另一成員 – 機械及航空航天工程學系助理教授陳擎解釋道。「我們讓熱力學為我們服務。利用兩個自發反應，我們在一個碳支架上形成一個多孔鋰陽極，並在上面形成複合保護層。」 這簡單而有效的方法，讓一個高負載鋰硫電池發揮前所未見的表現。負載 – 即裝置上每面積單位的活性材料 – 必須維持高水平，才能將理論上的高性能最終可以轉化為一個實用高效的儲能技術。