新聞及香港科大故事

香港科技大學（科大）學者領導的研究團隊發現，北極海冰的融化速度自2012年起放緩，由以往每十年融化11.3%急劇下降至每十年0.4%，其主因與北大西洋濤動（North Atlantic Oscillation, 下稱NAO）的氣壓形勢變化轉為正位相有關，北極區冷空氣因而受限制在北極圈內。然而，NAO正位相將在2030-2040年間達至頂峰，其後料進入負位相周期，北極海冰將進入新一輪加速融化階段。若溫室氣體排放量持續高企，有可能會在未來數十年內引發一系列嚴重的氣候和環境危機。該項研究由科大土木及環境工程學系講座教授、「傑出創科學人」蘇慧教授、新興跨學科領域學部副教授翟成興教授及土木及環境工程學系博士後研究員王岑博士領導，以Recent slowing of Arctic sea ice melt tied to multidecadal NAO variability為題，已於《自然通訊》期刊上發表。科大團隊觀察到北極海冰融化速度放緩，遂運用多組北極海冰密集度[Arctic sea ice concentration (SIC)]數據作對比，成功揭示出近數十年來的變化。結果顯示，北極海冰密集度自1970年代開始下降，其融化速度更於1990年代起明顯加劇，並於2012年9月達至歷史新低。同時，全球在2014年起十年錄得破紀錄以來的高溫，惟北極海冰融化速度卻大幅放緩，北極海冰在1996年至2011年間的融化速度為每十年11.3%，但在2012年之後，速度卻大幅放緩至每十年僅0.4%。

香港科技大學（科大）與南方海洋科學與工程廣東省實驗室（廣州）合作推出全球首個深海組學數據庫（https://DeepOceanOmics.org/）。作為同類中規模最大的平台，數據庫一站式整合及分析極端海洋環境中生物的多組學數據，並提供個人化分析工具，支持跨物種比較與演化研究。平台旨在善用深海生物資源、加深科學界對深海生物多樣性及生態系統的理解，從而推動極端環境生物適應機制的全球研究與應用。深海，即海面以下逾1,000 米深的區域，是地球上最龐大且極少被探索的生態系統之一，其生物多樣性在高壓、缺氧、黑暗、低溫及營養匱乏等極端環境下孕育而成。雖然近年研發的高通量測序技術已有助取得大量深海物種的多組學數據，揭示它們在基因、代謝和共生機制等方面的獨特適應性，但科學家缺乏統整資源、標準化數據及專用分析工具，阻礙了這些多組學數據的有效整合與探索。為填補這關鍵的缺口，由科大海洋科學系講座教授錢培元教授、助理教授吳龍君教授及博士後研究員佘加傑博士領導的研究團隊，人工收集並整合了68種深海動物的多組學數據，包含72個基因組、950個轉錄組、1,112個巨集基因組及15個單細胞轉錄組。數據庫涵蓋來自冷泉、熱液噴口及海山等深海棲息地的七大門類物種，包括軟體動物、環節動物、節肢動物、脊索動物、刺胞動物、棘皮動物及多孔動物，並結集了1,413份化石紀錄，支援深海生物環境適應策略的演化分析，成為目前物種覆蓋最廣、數據最全面的深海多組學平台。

可編程光子學利用光傳送訊號，能達到比電子學更快、更節能的運算。然而，現有片上功率監測器的性能不足，令可編程光子系統的發展受限。香港科技大學（科大）工學院研究團隊成功開發一種注入鍺離子的硅波導光電二極管，這種新型光探測器具備高響應度、超低光學損耗及低暗電流的特點，能大大提高片上功率監測器的效能，為節能、超靈敏生物感測系統提供關鍵硬件，以促進可編程光子學的實際應用。研究成果已於國際期刊《先進光子學》發表。可編程光子學器件利用光來進行複雜運算，是光子學研究的關鍵領域。有別於使用電子傳送訊號的傳統電子裝置，可編程光子系統使用光子，具有處理速度更快、頻寬和能源效率更高的優勢，使可編程光子學可應用於對運算要求較高的實時深度學習、數據密集型計算等。片上功率監測器是構建可編程光子網絡不可或缺的核心組件，其性能高低直接決定了系統的自適應調整精度、穩定性和整體效能。然而，現有功率監測器的設計存在許多限制，包括需要保持極低光學吸收損耗，以避免對傳輸中光訊號造成顯著衰減，亦需要高響應度來確保對微弱光功率的檢測靈敏度，以及保持低暗電流和低功耗。為應對這些挑戰，由科大電子及計算機工程學系系主任及教授潘永安及博士生牛玥帶領的團隊，開發出一種注入鍺離子的硅波導光電二極管，解決了片上功率監測器無法兼顧高響應度和低損耗的難題。波導光電二極管是一種小型光探測器，可直接整合用於傳輸光訊號的光波導中。波導光電二極管將在波導中傳輸的一小部分光，轉換為電訊號，以便傳統電子設備進行測量。注入鍺離子有助增強轉換效率，原理是透過離子轟擊在光電二極管的硅結構內部引入可控的缺陷，令其可吸收比純硅吸收範圍更低的光子，使光電二極管能夠偵測波長範圍寬度更廣的光。

香港科技大學（科大）去年通過遴選，獲中國國家航天局委任牽頭「嫦娥八號」國際合作項目——月面多功能操作機械人暨移動充電站（名為「香港操作機械人」）。該項目將匯聚海內外航天領域的學者與專家，共同研製配備移動充電設備、能執行靈巧操作的多功能月面操作機械人，旨在為國家月球探索任務作出重要貢獻。為支持這一國際合作項目，香港特別行政區政府已在InnoHK科研平台上成立「香港太空機械人與能源中心」，由科大主導，負責推動跨院校與跨地域合作。科大「香港操作機械人」將與本地、內地及海外多所大學及航天科研機構共同研發，致力於推動航天技術全生命週期——從概念設計、研發、製造到測試與系統集成的前沿創新。作為國家探月工程第四期任務的一部分，「嫦娥八號」探測器計劃於2029年前後發射，國家將來在月面上建設國際月球科研站。屆時，「嫦娥八號」將着陸於月球南極，並攜帶包括「香港操作機械人」在內的國際月面機械人科考家族，執行科學探測任務。該款由科大跨學科團隊研發的機器人，凝聚了頂尖跨學科團隊的前沿科技精髓，將在國家重大航天任務中承擔關鍵角色，以其卓越的自主功能及精確度，在適應月球極端環境方面發揮極致的作用。科大副校長（研究及發展）鄭光廷教授表示：「中國航天事業發展迅速，在深空探索領域的成就舉世矚目。香港憑藉『背靠祖國、聯通世界』的獨特優勢，結合雄厚的科研實力，正積極融入國家航天發展大局。科大通過參與國家『嫦娥八號』探月任務，以及承擔創新及科技支援計劃下『特別徵集（航天科技）』資助的『從中國空間站監測溫室氣體排放點源』研究項目，為國家航天事業的國際化進程提供助力。科大充分發揮在人工智能、機械人、材料科學及熱控工程等領域的科研優勢，全力推動航天科技成果的轉化與應用。此舉不僅能提升香港在航天科技領域的國際競爭力、創造顯著經濟效益，更將進一步鞏固香港作為國際創新科技中心的地位。」

由香港科技大學（科大）帶領的國際科研團隊發表重要氣候研究，預警在全球溫室氣體排放持續高企的情況下，北半球夏季季候風地區將從2064年起經歷極端天氣事件。亞洲及更廣泛的熱帶地區將出現頻繁的「降水驟變」（precipitation whiplash）極端天氣現象，即每隔30至90天，極端暴雨及乾旱便會交替出現，進而引發氣候突變，對糧食生產、水資源管理及潔淨能源供應造成災難性影響。這項突破性研究以《未來北半球夏季季節內振盪現象將加劇全球次季節氣候驟變》為題，已於權威期刊《科學進展》上發表，由科大潘樂陶氣候變化與可持續發展研究中心主任、土木及環境工程學系副教授陸萌茜教授及土木及環境工程學系博士後研究員鄭達勳博士領導，合作團隊包括夏威夷大學、中山大學及南京信息工程大學的科研人員。該研究基於第六階段耦合模式比較計劃（CMIP6）的28個全球氣候模式，運用前沿全球氣候模型對北半球夏季季節內振盪現象（Boreal Summer Intraseasonal Oscillation，BSISO）的變化規律進行預測。BSISO作為主導夏季熱帶地區30至90天尺度上最主要的季節內變率模態，由此形成的降水增加及抑制交替帶對亞洲夏季季候風區域產生重要影響。通過採用非監督式集群分析K平均演算法（K-means Clustering）去處理大規模數據集，研究成功劃分出三種BSISO傳播模式，包括經典的東北向、北極向及東方向移動模式。

獲國家科技部正式批准、由香港科技大學（科大）與香港理工大學（理大）共建的「沿海城市氣候韌性全國重點實驗室」（實驗室）今日舉行成立儀式。實驗室致力推動香港、國家及全球沿海城市提升基礎設施韌性，強化氣候風險預警與應急能力，並推動可持續發展，應對氣候變化帶來的挑戰。大會並一連兩日舉辦國際研討會，匯聚全球頂尖專家和學者，共同探討如何加強全球沿海城市的氣候韌性。活動於理大唯港薈舉行，由科大校長葉玉如教授、理大校長滕錦光教授、科大副校長（大學拓展）、實驗室主任及中電控股可持續發展學教授吳宏偉教授、理大常務及學務副校長黃永德教授、理大建設及環境學院院長、實驗室主任及潘樂陶韌性基礎設施研究院院長李向東教授，以及實驗室學術委員會主席岳清瑞教授主禮。葉玉如教授表示：「我們衷心感謝中央政府與香港特別行政區政府高瞻遠矚、堅定不移的支持，促成這所開創性的『沿海城市氣候韌性國家重點實驗室』正式成立。這項重要合作充分展現香港匯聚頂尖學府的科研力量，共同應對當前全球最迫切的挑戰。此實驗室不僅是一項科研佈局，更是國家層面的戰略舉措。實驗室將聚焦城市防災與基建韌性等前沿領域，透過開拓創新方案，進一步鞏固香港作為國際創新科技樞紐的地位，助力國家在科學發展與可持續道路上，穩步向前、扎實邁進。」滕錦光教授表示：「『沿海城市氣候韌性全國重點實驗室』的成立，既深度契合《國家適應氣候變化戰略2035》的總體佈局，也回應香港特別行政區政府對氣候韌性城市發展的重視，意義深遠。這不僅印證了國家對科技自立自強、追求科學卓越與推動可持續發展的堅定追求，更充分彰顯了香港世界級大學優勢互補的協同效應，透過戰略性合作推動國家創新和全球科學進步。理大衷心感謝中央政府與特區政府的遠見卓識和鼎力支持，未來將持續把科研成果轉化為具影響力的解決方案，全力把實驗室打造成為韌性城市建設的『核心引擎』，為社會安全、城市韌性與可持續發展提供有力支撐。」

由香港科技大學（科大）物理系許欽教授與機械及航空航天工程系胡文琪教授聯合領導的研究團隊，近日在柔性複合材料領域取得重大突破，研發出一種具高度可編程性且具非對稱力學響應的新型柔性複合材料系統。團隊成功將「剪切─堵塞」相變機制融入高分子聚合物基體，為實現機械智能系統提供了關鍵的材料基礎，邁出了發展新一代智能材料與裝置的重要一步。在軟體機器人、仿生組織及柔性電子等前沿工程領域中，能夠對外部刺激作出特異性響應的材料，是實現智能功能的關鍵。然而，傳統設計多依賴具有非線性結構或複雜幾何構造的超材料，這些離散結構往往對缺陷和斷裂極為敏感，限制了其工程實用性。有別於傳統方式，許教授和胡教授的研究提出了一種全新設計範式，利用「剪切─堵塞」相變物理機制發展出柔性複合材料，展現出獨特的科學優勢與工程潛力。這項研究的主要科學與工程突破包括：•    多維度方向控制：研究團隊製備的柔性複合體在剪切與法向兩個方向上同時展現出非互易性力學行為，實現對不同加載路徑的方向的靈敏響應，並且具備非對稱材料形狀記憶特性，可進行多維度方向控制。•    可編程且高韌：有別於傳統脆弱的剛性超材料，柔性複合材料不僅具有高度可編程的力學特性，同時具備出色的抗斷裂能力，展現出高韌性。透過調控其內在的「剪切─堵塞」相變過程，可以精確控制材料性質，從而自主製訂所需力學響應，以滿足不同應用需求。•    活性智能新材料：研究團隊進一步將「剪切─堵塞」結構與空間調變的磁性分布相結合，創造出能自主運動的「軟體活性固體」。這種活性智能新材料可用作仿生軟體機器人，在狹小環境中靈活移動；也可以作為智能閥門，在微流控系統中實現選擇性流控。從科學角度而言，該研究創新地結合顆粒物理學與高分子材料科學，建立了具有非互易力學性質的新型軟物質體系；在工程應用方面，研究團隊為製備各類具有方向特異性響應的柔性複合材料提供了一種既高效且通用的設計策略，此研究不僅為實現機械智能奠定了基礎，更為新一代智能及節能材料的開發開闢了全新途徑。

香港科技大學（科大）工學院的研究團隊在腦成像領域取得重大突破，成功開發出一項全球首創技術，能夠以近乎無創方式，對清醒狀態下的實驗小鼠大腦進行高分辨率圖像掃描。這項創新技術毋須對實驗動物實施麻醉，使科學家能直接觀察大腦在自然運作狀態下的組織活動，未來將有助深入探索人類腦部在健康和疾病狀態下的運作，為神經科學研究開闢全新路徑。人類大腦構造極其複雜，科學家一直試圖利用腦成像技術探索其運作機制。然而，現有成像技術如磁力共振成像、腦電圖、電腦斷層掃描和正電子發射斷層掃描等，均難以解析大腦微細結構及工作機制。由於小鼠在基因和生理結構上與人類高度相似，常被用作實驗模型，用於研究阿茲海默症、亨廷頓舞蹈症、腦癇症等神經系統疾病的治療方法，以及多種人類癌症療法和疫苗效用等。然而，在麻醉狀況下，小鼠的血液循環、膠質細胞形態及神經元活動會發生顯著改變，實驗效果遠不如清醒狀況理想。此外，小鼠在自然活動時亦會導致掃描圖像模糊，令觀察大腦細微部位的活動變得十分困難。由科大工學院電子及計算機工程學系教授瞿佳男教授帶領團隊開發的新技術「數字復用焦點感測與整形」（Multiplexing Digital Focus Sensing and Shaping，簡稱MD-FSS），建基於團隊2022年在《自然 – 生物技術》期刊發表的「類比鎖相相位檢測焦點感測與整形」（Analog Lock-in Phase Detection Focus Sensing and Shaping，簡稱ALPHA-FSS）技術進一步開發而成。ALPHA-FSS利用三光子顯微鏡，具備高精度和高校正階數的優勢，能以亞細胞級解析度觀測腦部深層組織。然而，ALPHA-FSS的焦點測量速度仍不足以清晰捕捉清醒小鼠大腦組織的活動狀況。此外，小鼠顱骨的厚度和密度亦會顯著吸收和散射進入大腦的光線，令雙光子顯微鏡難以穿透顱骨。即使是大腦表層區域，圖像質素也會因此下降，導致成像效果不佳。