新聞及香港科大故事

香港科技大學和哈佛－史密松天體物理中心的科學家發現一種在觀測上區分不同極早期宇宙理論的方法。研究結果已被宇宙學和天體粒子物理學學術期刊接納。 早於約一個世紀前，科學家已經確立宇宙正在膨漲。但就極早期的宇宙而言，它的演化一直是科學家們爭論的議題。目前，最流行的極早期宇宙理論是暴漲理論。暴漲理論認為極早期宇宙經歷過一次快速膨漲的過程。另外，一些科學家也提出了快速收縮、緩慢收縮、靜態以及緩慢膨漲等不同的宇宙學理論。 直至目前為止，科學界還未有準確的辦法從觀測上區別這些不同的理論，因為不知道極早期宇宙的不同階段到底對應甚麼時間，於是，科學家不知道極早期宇宙到底是在膨漲，還是收縮。 香港科技大學物理系助理教授王一，及其研究伙伴：哈佛－史密松天體物理中心的陳新剛教授和Mohammad Hossein Namjoo提出，極早期宇宙中存在各種質量很重的粒子，而根據量子力學，他們運用這些粒子作為度量極早期宇宙時間的標準時鐘。有了時序，就知道極早期宇宙不同階段的先後順序，進而重建極早期宇宙的膨漲或者收縮的歷史。 他們的研究工作提出了標籤極早期宇宙不同階段的方法，按照這種新方法進行的觀測好像是拍攝一齣電影，按照時間的順序向我們揭示宇宙的起源。 王一教授表示：「透過觀測重粒子的震盪信號，我們可以知道極早期宇宙的密度漲落是甚麼時候產生的。在不久的將來，我們希望在宇宙學觀測中發現極早期宇宙的演化規律，解開千古之謎。」 傳媒查詢:

香港科技大學物理學系的理論物理學家發表論文，闡釋超導體(superconductor)在強力磁場下仍能保持超導性(superconductivity)的現象，就多名荷蘭科學家提出但尚未解開的實驗謎團提出理論解釋。 科大與荷蘭團隊的研究結果於2015年11月12日在國際權威科學期刊《科學》(Science)上發表。 [DOI:10.1126/science.aab2277].(http://m.sciencemag.org/content/early/2015/11/11/science.aab2277.abstract) 超導性是一種量子現象，當電子結合成雙，便能在「零電阻」的情況下流動。然而，強力磁場可切斷電子的結合，破壞物質的超導性。荷蘭研究團隊發現，二硫化鉬(MoS2)薄片在高達37特斯拉(Tesla)的磁場下仍能保持其超導性，並把有關結果交予羅錦團教授的團隊。其後，羅教授和學生袁凡奇經過仔細研究後作出推論。 羅教授的團隊提出，二硫化鉬薄片的晶體結構能使物料內流動的電子接觸到約100特斯拉的強力內稟磁場。這種特殊的內稟磁場不會破壞物質的超導性，而是抵禦超導電子的結合，免受外在磁場的破壞。研究團隊把這種超導體稱作「伊辛超導體」。根據他們的推斷，其他不少晶體結構與二硫化鉬相似的超導體，也可歸類為「伊辛超導體」。 此外，伊辛超導體可用於創造一種名為「馬約拉納費米子(Majorana fermions)」的新粒子。「馬約拉納費米子」有潛力應用於組建量子電腦。羅教授表示︰「『伊辛超導體』有不少奇妙特性和嶄新應用，尚待我們日後探索。」 羅教授指出︰「現在我們已明白為何某類物質能夠抵禦外在磁場的干擾，因此未來我們將繼續尋找與二硫化鉬特性相近的物質。」事實上，羅教授與美國賓夕法尼亞州立大學的實驗科學家並肩合作，發現二硒化鈮(NbSe2)的單層亦是一種伊辛超導體。他們的研究成果已於《自然物理學》(Nature Physics)期刊上發表 (DOI: 10.1038/NPHYS3538)。

由三名科大生物材料研究員組成的研究團隊開發全球首創的可注射凝膠，使蛋白質藥物緩慢釋放，預期可用於治療眼疾如黃斑病變及糖尿眼。現今，這些病患者多年來需要接受每月的藥物注射，治療方案並不理想。 團隊成員及科大生物醫學工程學部博士研究員余渝表示︰「藥物經配製成可注射凝膠後會慢慢釋放藥力，可能成為一項有效而且藥效持久的治療。」 生物醫學工程學部副教授周迎指出病人只需每年注射一次可注射凝膠，而無需承受每月注射的痛苦。同時，這項創新技術有助減低醫療開支及持續注射的風險。 展望將來，研究團隊將於三至四年內展開人體臨床實驗。長遠而言，隊伍希望這項治療技術可應用於中國及其他貧困地區，幫助有需要的病人獲得廉價和有效的治療。 這項嶄新突破令研究團隊成立的公司NovaMatrix Ltd.在科大第五屆100萬元創業計劃中奪得季軍。這項年度計劃旨在推動創業文化及發掘擁有最佳商業前景的方案。

香港科技大學（科大）物理學系助理教授羅錦團的研究團隊，解釋物質在強力磁場下仍能保持超導性的複雜現象，協助荷蘭的科學家以理論闡釋實驗結果。這項雙方合作的發現於2015年11月12日在國際權威科學期刊《科學》(Science) 上發表。 超導性是一種量子現象，電子結合成雙，並在「零電阻」的情況下流動，然而強力的磁場會切斷電子之間的連結，破壞物質的超導性。當得悉荷蘭的研究人員發現二硫化鉬薄片在高達37特斯拉（Tesla）的磁場下仍能保持其超導性，羅教授與他的學生袁凡奇嘗試解釋這實驗結果，並成功解開謎團。 羅教授的研究團隊提出，二硫化鉬擁有特殊的晶體結構，令流動的電子要承受強達100特斯拉的內稟磁場。這種特殊的內稟磁場並不會破壞物質的超導性，反而能保護超導體內電子之間的連結，免受外在磁場破壞。研究團隊把這種超導體稱作「伊辛超導體」。他們亦推斷很多與二硫化鉬晶體結構相似的超導體，也屬於「伊辛超導體」。 羅教授的研究團隊亦指出，「伊辛超導體」可用於創造一種名為「馬約拉納費米子（Majorana fermions）」的新粒子。「馬約拉納費米子」將可能用於製造量子電腦。羅教授表示：「伊辛超導體還有很多有待發現的奇妙特質和應用。現在，我們理解某類物質為何能夠抵禦外來磁場的干擾，我們將會找出更多與二硫化鉬特性相近的物質。」羅教授亦與賓夕凡尼亞州立大學的研究團隊合作，發現單分子層二硒化鈮同屬於「伊辛超導體」，相關發現已在11月於國際權威物理期刊《自然物理》(Nature Physics) 發表。 羅教授於2011年加入科大物理學系。他在2003年於科大畢業，2008年於美國布朗大學取得博士學位，同時獲頒「Anthony Houghton Award for Theoretical Physics」獎項。他於2008年成為香港科技大學賽馬會高等研究院及麻省理工學院的首位聯合博士後研究員，並於2009至2011年作為裘槎博士後研究員在麻省理工學院任職。他於2014年獲頒科大理學院研究獎，並於2015年獲頒「裘槎前瞻科研大獎」。 傳媒查詢:

與能夠洞悉情感的機械人活像朋友般一起生活會是怎樣呢? 這些如科幻電影裡的虛構情節，卻由香港科技大學(科大)電子及計算機工程學系馮雁教授呈現於真實世界中。馮雁教授是研究感應人類情感的人工智能程式專家，她最新研發的機械人「超級少女Zara」能夠以英語及普通話溝通， Zara將會掌握更多語言，例如法文等，以加強溝通能力。 Zara會先根據對方的外貌來判斷其性別和種族，然後再選出適合的溝通語言。Zara於開發的早期已經能夠透過發問去理解用家的性格，問題範圍廣泛，例如會問及兒時的回憶或對上司的看法等，Zara更可根據回答問題時的聲線、面部表情等作出相應的回覆。今年九月，Zara已在世界經濟論壇上展出，備受讚賞。馮雁教授的目標是令Zara成為能充分感知人類情感的機械人。 馮雁教授對人類與機械間言語互動的領域作出了重要的貢獻，獲頂尖言語技術學術機構International Speech Communication Association (ISCA)頒授院士，是本港首名學者獲選為ISCA的院士。ISCA會向在語言技術科技界有十年以上經驗並帶來重大貢獻的人頒授院士名銜，予以肯定，馮雁教授與她的團隊多年來已研發出世界首個多語言的語音搜尋系統、首個智能電話普通話語音輔助裝置，以及首個中文自然語言搜尋系統等。 馮雁教授於今年年初亦獲國際電機及電子工程師學會（IEEE）頒授2015年度院士榮銜，表揚她在人類和機械互動的出色成就。馮雁教授同時是科大人類語言技術中心的創辦成員之一，該中心為大中華區首個此類研究中心，並培育眾多業內及學術領袖。除此之外，馮雁教授亦兼任與美國卡內基美隆大學、德國卡爾斯魯大學及日本早稻田大學合作的研究及教育中心 - 科大InterACT國際實驗中心的總監，以及科大女教授協會的創會主席。 傳媒查詢:

科大研究團隊最近發現刺激神經軸突（axons）再生的方法，可望為慢性脊髓損傷治療打開新一頁。 脊髓損傷令大量受損神經軸突難以跨越損傷組織，特別是皮質脊髓束。慢性脊髓損傷病人往往喪失活動能力甚至癱瘓，嚴重影響日常生活。 在科大生命科學部助理教授劉凱領導下，研究團隊先為老鼠進行錐體束切斷術（pyramidotomy），然後剔除其體內的PTEN基因。此外，研究人員亦在脊髓嚴重損傷4個月和12個月的老鼠身上進行相同程序。 研究團隊在三組樣本身上均發現皮質脊髓束展現再生的反應，顯示即使損傷已維持一段時間，若剔除PTEN基因，仍可刺激皮質脊髓束再生。 劉教授表示，與急性損傷比較，慢性損傷的皮質脊髓束較難出現再生。儘管困難重重，但藉著嶄新療法，皮質脊髓束即使在受損一年後仍可再生，令團隊大感意外。 劉教授指出︰「認識到慢性受損的神經細胞仍有再生軸突和重建初步突觸連接（synaptic connections）的能力，實在是一項重大發現。抑制PTEN基因的治療可針對特定的神經細胞進行，亦即是說，我們可在日後研究中將程序具體應用於目標部位。」 請按此獲取更多資訊。

香港科技大學(科大)生命科學部及香港賽馬會高等研究院與清華大學生命科學學院的研究團隊，首次揭示在DNA複製過程中有極重要角色的 MCM2-7複合體近乎原子般大小的立體結構，為雙鏈DNA在複製過程中的「解鏈機理」揭開新一頁。 這項突破性發現於2015年7月29日在國際權威科學期刊《自然》(Nature)上發表(http://dx.doi.org/10.1038/nature14685)，並獲同期雜誌內的「新聞與觀點」專欄重點撰文評述(http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature14643.html)。 真核生物中的雙鏈DNA結構緊密，進行複製前必須先「解鏈」，當中圍繞著雙鏈DNA的MCM2-7複合體，則成為解鏈過程的重要一環；儘管多年來有大量針對MCM2-7複合體的研究，但它們如何令DNA分解則依然成謎。 科大戴碧瓘教授和清華大學高寧教授共同領導的研究團隊，利用先進的冷凍電鏡技術，首次揭示MCM2-7複合體的3.8 Å高解像度的立體結構，有助更深入了解結構極其穩定的雙鏈DNA，在自我複製的過程開始時會分裂的原因。這項突破性研究帶來的重大發現亦已經刊載於同期《自然》期刊中的「新聞與觀點」(http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature14643.html)。

2015年7月29日，香港科技大學戴碧瓘（Bik-Kwoon Tye）教授和清華大學的高寧教授的研究團隊共同在《自然》（Nature）雜誌以長文形式發表題為《真核生物DNA複製解旋酶MCM複合物的3.8 Å分辨率結構》（Structure of the Eukaryotic MCM Complex at 3.8 Å）的研究論文，首次揭示DNA複製解旋酶MCM2-7複合體的高分辨率（3.8 Å）冷凍電鏡結構。這研究成果為人類認識及了解自身DNA複製起始過程的機制揭開新一頁。 DNA是所有生物遺傳信息的載體。六十多年前，當諾貝爾獎獲得者Watson和Crick發現DNA雙螺旋結構的時候，他們就預測到，在DNA複製過程中，需要解開緊密結合的雙鏈DNA，以便互補的DNA雙鏈各自作為範本進行複製。從那時起，關於DNA雙螺旋解鏈機理的研究，一直是生物學領域的研究熱點。 早在1983年，戴碧瓘教授在康奈爾大學的實驗室，率先發現MCM2-7基因，並證明這些基因在真核生物DNA複製過程發揮非常重要的作用。隨後的科學研究進一步發現，MCM2-7複合物負責在DNA複製起始和延伸階段作為雙鏈DNA的解螺旋酶。在真核生物細胞，整個DNA複製的過程都受到嚴格調控，以確保DNA遺傳信息能被準確複製。複製過程中的異常或缺陷會導致基因組不穩定，包括DNA雙鏈的斷裂、基因突變、染色體缺失，這些都與人類惡性腫瘤的形成有密切的關係。作為DNA複製解旋酶，MCM2-7本身的基因突變或異常表現也與許多人類疾病直接相關，例如MCM4基因突變可以導致乳腺癌。 鑒於MCM2-7複合物功能機制的重要性，過去三十年，相關領域研究人員對其進行大量的功能和結構方面的研究。由於其結構複雜，針對MCM2-7複合物的高分辨三維結構解析一直停滯不前，已成為其功能研究重要的限制因素。2013年下半年起，戴碧瓘研究團隊和高寧研究團隊攜手合作，利用清華大學冷凍電鏡平臺對MCM2-7複合物以及與相關功能因子結合的複合物進行結構解析。經過一年多的努力，課題獲得關鍵性的突破進展，解析出來自酵母菌的MCM2-7雙六聚體複合物接近原子分辨率（3.8 Å）的三維結構。