新闻及香港科大故事

由香港科技大学（科大）物理系副教授刘滔教授领导的研究团队，最近提出了一种探测高频重力波（high-frequency gravitational waves， HFGWs）的突破性方法，只需利用现时正在运作以及未来建造的天文望远镜，便可能在行星磁层中有效地探测高频重力波。 这项研究突破有可能大大提高科学家探测高频重力波的能力，并促进对早期宇宙和剧烈天文事件的研究。 重力波可由早期宇宙的相变、原始黑洞的碰撞，甚至是高温粒子的辐射和衰变等事件产生，但重力波效应极其微弱，目前只在相对较低的频段中利用干涉测量被发现。 利用重力波探索天文和宇宙学，仍然非常困难，尤其在1000 赫兹以上的高频段，干涉测量技术的使用也受到极大限制。 为了解决这个问题，刘滔教授带领及其博士后研究员张晨博士，与中国科学院高能物理研究所任婧教授合作组成的研究团队，取得突破性研究结果。 研究利用了一个有趣的物理效应，即重力波在磁场中可以转换为潜在的、可被侦测到的电磁波。 若利用行星磁层内的长路径提高转换效率，便可产生更多的电磁波讯号。 由于这类行星实验室内信号通量的角分布广泛，因此若望远镜具有宽视野，探测能力可获得进一步增强。 这个崭新概念让天文望远镜化身成重力波信号的探测器，通过不同天文望远镜的合并使用，可以广泛覆盖高频重力波频率，与天文观测的电磁波频率相同（约兆赫兹至10^28赫兹）。 这甚至包括很大一部分以前从未探索过的重力波频段。 这项研究对近地轨道卫星探测器，以及木星磁层内正在执行任务的探测器的灵敏度，都进行了初步评估。 这次研究和相关结果已于 3月在《物理评论快报》发表，及后于5月更获《自然天文学》的重点文章以「以行星大小的实验室为宇宙学提出新见解（Planet-sized laboratories offer cosmological insights）」为题撰文介绍，强调这项研究对未来研究新型重力波探测技术的重要性。

由香港科技大学（科大）领导的一个国际研究团队在最近一项研究中发现，人们对科学和宗教的信念主要由他人的话语所塑造，而非由个人的经历所形成。这项研究将有助于加深公众理解对气候变化和疫苗接种等重要社会问题信念形成的过程。 在现代社会，人们普遍更相信科学现象（如氧气）的存在而非宗教现象（如上帝）的存在，传统观点认为这是因为人们认为可以实实在在的体验到氧气，而宗教实体则很难被实际观察到。 由香港科技大学社会科学部研究助理教授马少聪领导的团队挑战了这一传统观点。团队认为，无论是科学认知还是宗教信仰，其主要形成的因素都是由来自他人（如专家或我们周围的人）的见证或资讯所塑造的，而非个人的亲身经验。 团队的研究结果强调，他人的言语对人们信仰的形成和对世界的理解具有决定性作用，这与认为亲身经验是形成科学认知的主要因素的观点恰恰相反。 马教授说：「虽然个人的亲身经历看似对于我们理解世事有重要影响，但其实我们的理解是深受他人的言语所影响。就像目睹亲人患病时，孩子很难自己推测出这是由病毒引致的疾病；相反，他们反而会更相信他人的话，例如父母的教导，以理解其中的因果关係。因此，这一研究成果将有助于找到向公众传达科学信息的最有效方式。通过强调科学证据的可信度和共识，有利于更好促进公众接受科学事实，尤其是在推广和研究气候变化等新兴科学话题方面。」 她进一步解释：「这一洞见对于消除误导、加强公众对科学问题的理解和支持至关重要，尤其是在应对气候变化和接种疫苗等问题上。」 研究团队通过回顾过去几十年的实证证据，提出了一个新的理论模型，旨在解释人们为何会相信不可见实体的存在，如科学中的病菌或宗教中的上帝。 是次研究发现，例如即使人们无法用肉眼看到病菌，但仍然相信它们的存在，是因为医生和科学家告诉人们病菌的存在。同样，我们推断人类会因病菌而生病，是通过从他人那里了解到这一因果关係，而非通过个人观察认识到这一联繫。 该模型还论证了信源越可信，认同信息的人越多，人们就越有可能相信它。「如果我们身边很多人都相信气候变化是真实的，那麽他们的共识就会加强我们对这些认知的信任度，」马教授表示。

香港科技大学（科大）工学院的研究团队成功研发了一种可持续及可控的界面热传递策略，有助提升绿色制冷技术于电子设备、太阳能电池板和建筑物等应用中的效能。 面对气候暖化，全球对制冷技术的需求有增无减，世界各地的科学家一直积极钻研更有效的节能冷却技术。与需要消耗能量才能运作的「主动冷却」系统相比，「被动冷却」依靠自然过程和建筑设计方式来散热，在不耗能或低耗能的情形下保持舒适的室内温度。这种环保节能的方式对于实现碳中和目标意义重大，因此引起了研究人员的广泛兴趣。 其中一个新兴研究领域是使用金属有机框架材料进行被动冷却。金属有机框架是一种多孔材料，可以吸收空气中的水气，用于提升室内空间冷却应用的能源效率。然而，这些材料中的多孔晶体通常具有较低的热导率，限制了它的传热效率。此外，在被动制冷应用中，这些材料通过吸附水进行制冷，其吸附的水分子进一步降低了其有效热导率。这种限制令金属有机框架材料难以透过改变其本征热物性以提高其冷却性能。 为了应对这些困难，全球各地的研究人员将注意力转向调控多孔晶体与其接触材料之间的界面热传递。他们利用加工纳米结构、表面化学修饰和生长自组装单分子层等多种界面工程方法，以有效增强界面热导。然而，合成或制备具有精确原子控制的界面层是一项艰巨的任务，限制了这些方法的潜在应用。 针对这个难题，由科大机械及航空航天工程学系周艳光教授带领的研究团队，研发了一种可持续且可控的策略，利用金属有机框架材料中的水吸附来调控接触材料与典型多孔晶体之间的界面热传递。通过频域热反射测量和分子动力学模拟，他们发现接触材料与多孔晶体之间的界面热导由于水分子的吸附，从5.3 MW/m2K提升至37.5 MW/m2K，升幅约7.1倍。同时，他们从其他接触材料与多孔晶体系统中也观察到有效的增强效果。

A research paper titled “Highly Efficient Cash Sterilization with Ultrafast and Flexible Joule-Heating Strategy by Laser Patterning” by Prof. Mitch LI (Assistant Professor, Division of Integrative Systems & Design) and his research team, in collaboration with University of Strathclyde, was recently published on Advanced Materials Interfaces, an interdisciplinary journal focusing on applied surface and interface-related research blending of physics, chemistry, materials science, and life science. 

A Research Paper titled “New measurements reveal a large contribution of nitrogenous molecules to ambient organic aerosol” authored by Prof. Jian Zhen YU (Chair Professor, Division of Environment and Sustainability) and her postgraduate research students was recently published on npj Climate and Atmospheric Science, a journal focusing the physical, chemical and biological components of the climate and atmospheric sciences.   

香港科技大学（科大）的研究团队揭示囊泡在细胞内局部区域进行短距离运输的机制，为这个生物学家尚未充分认识的领域提供了新方向。 囊泡是一个小的细胞容器，可以执行多种生物功能，包括转运蛋白质、脂质、以及生物体生存所需的其他物质，并回收废料。 除了使用马达蛋白进行长距离运输外，细胞还有在特定区域进行短距离囊泡运输的需求。 然而，这种短距运输的确切机制仍待科学家进行研究。 为了应对这项挑战，一支由科大生命科学部博士研究生裘骅先生及研究资助局博士后研究员吴先登博士所带领的研究团队，在科大前生命科学部讲座教授张明杰和科大生命科学部教授邬振国的指导 下，聚焦于突触囊泡（SVs）的研究，成功揭开了短距离运输的神秘面纱。 他们发现，这些与囊泡相关的特定蛋白质的相分离，能够使囊泡在细胞的不同区域之间以可控的方式移动。 具体而言，一种名为Piccolo的巨型条状蛋白质，可以响应钙讯号，从储备池（reserve pool）提取突触囊泡，并将它们运送到活跃区域（Active zone）。 他们还发现，另一种名为TFG的蛋白质也透过使用类似的相分离过程，协助囊泡从内质网（ER）运送到内质网-高尔基体中间体。 有见及此，研究结果表明，相分离或是细胞调控囊泡以特定方向短距离运输的通用方式。 在细胞中，囊泡需要沿着特定方向移动以满足各种生理需求，细胞不同区域之间的长距离运输主要依赖细胞骨架和马达蛋白，而囊泡也需要在细胞中一些比较局部的区域内进行 短距离运输。 例如，在高尔基体中，囊泡需要在间隔几百纳米的腔室间快速移动，以进行蛋白质的加工与分选。 同样，在神经细胞末梢，突触囊泡则需要在数百纳米范围内从储备区转运到释放位点，以控制神经递质精确释放。 与长距离囊泡运输相比，现时人类除了知道这个过程不涉及马达蛋白外，对细胞如何实现局部的囊泡定向运输机制所知甚少。 因此，此项研究引证了细胞内帮助囊泡在特定方向上进行局部短距离运输的过程，成果至关重要。 吴博士表示：「我们的研究证明，在无需马达蛋白的参与下，囊泡的短距离定向运输可以透过相分离来实现，能在广泛的细胞生物学领域场景中应用。因此，如何将新的 囊泡运输机制拓展至其他已知的细胞过程中，将会成为重要的未来研究方向。」

香港科技大学（科大）研究团队发现了羧酶体（一种在部分细菌和藻类中存在的固碳结构）的自组装原理。此发现可以帮助科学家重新设计和应用这类固碳结构，让植物将阳光转化为更多能源，提高光合作用效率，有望增加全球粮食产量，并减缓全球暖化。 羧酶体是部分细菌和微藻中的细菌微区室，其将特定的固碳酶包裹在由蛋白质构成的外壳中。细菌通过羧酶体进行碳固定，即是将大气中的二氧化碳转化为细胞生长所需的有机化合物的过程。科学家一直试图了解这种複杂的高效固碳体系的自组装过程。 是次研究由科大海洋科学系曾庆璐副教授带领，其团队解析了从名为原绿球藻的海洋蓝藻中纯化出了最小羧酶体的完整结构。该团队与中国科学技术大学生命科学与医学部周丛照教授课题组合作，通过蔗糖密度梯度离心等手段方法，克服了细胞破碎和污染方面其中一个最大的技术难题，成功纯化出原绿球藻ɑ-羧酶体样品，并提出之前研究中尚未观测到的α-羧酶体完整组装模型。      当中，研究团队利用单颗粒冷冻电子显微镜分析ɑ-羧酶体的结构，并计算得到其蛋白外壳的组装模式。该结构为类二十面体形状三维结构，表面以特定的蛋白质排列而成。研究团队收集了超过23,400张由科大生物冷冻电镜中心显微镜拍摄的图像，并手动挑选了约32,000个完整的ɑ-羧酶体颗粒进行分析，得出ɑ-羧酶体的直径约为86 nm，是目前已知尺寸最小的羧酶体。研究发现RuBisCO酶在羧酶体内部有序排列形成三层环状结构，支架蛋白CsoS2通过中间域结合在外壳内表面，并在外壳内部形成多价相互作用网络交联RuBisCO酶，从而精准调控ɑ-羧酶体的组装。 植物合成生物学是羧酶体最有前景的应用领域之一。将羧酶体引入植物叶绿体发挥其CO2浓缩机制，可有望提高植物光合作用效率和农作物产量。 曾教授表示：“我们的研究揭开了原绿球藻羧酶体自组装的神秘面纱，为全球碳循环提供了新见解。这些发现对减缓全球暖化亦很重要，因为海洋蓝藻可固定全球约25%的二氧化碳，我们对海洋蓝藻高效固碳机制的研究将有利于进一步提高其固碳效率，从而去除更多大气中的二氧化碳。”

由香港科技大学（科大）领导、多所大学共同参与的「香港生成式人工智能研发中心」（HKGAI）于「香港国际创科展2024」中，首次向公众展示一系列人工智能科研项目及开发成果。获香港特区政府的InnoHK创新香港研发平台资助下，HKGAI已开八个人工智能研究项目，为法律、医疗和创意等不同界别，度身订造基础模型，贡献香港以及其他粤港澳大湾区的城市。HKGAI在「香港国际创科展2024」上首度展示了十项生成式人工智能服务和应用，让参观者可亲身体验创新科技。这十项服务和应用均透过HKGAI自主开发的模型而制作，包括：「专家咨询服务机器人」：能实时让用户获得法律顾问、导游等各行各业的的资讯；「跨越时空的相遇」：让公众上载一张照片后，即可自动生成动画及合成照片；「AI火眼金睛，让深度伪造无处遁形」：一个利用深度鉴伪技术，即时分辨图片真伪的软件；「芳华再现」：让昔日传奇巨星重生，演绎当代新曲；「人工智能将故事秒变视频」：输入句子即可转化成高清影片的文字影片频转换技术；「三维图像内容生成」：能将平面图转化成人工智能制作的高清3D图像的三维模型生成技术；「未来写作助手」：可辅助日常所有文书工作、提升工作效率的； 人工智能绘制《未来千里大湾区》：由人工智能创作的粤港澳大湾区11座城市之貌；「我AI唱歌」应用程式：让公众上载声音样本后，即可以自己的声线演绎不同歌曲；「智能照片日记」：由人工智能技术分析日常照片，并根据影像内容及情绪，自动生成为日记本身是人工智能领域的国际权威学者、科大首席副校长兼HKGAI中心主任郭毅可教授表示：「HKGAI首个自主训练的基础大模型已初步完成，该大模型支援中文和英语，是本地首个自主研发的基础大模型，为香港开创人工智能创新的新里程。」