新聞及香港科大故事
2015

新聞
科大開發首個視像系統分析網絡學習行為 奪最佳創新獎
香港科技大學(科大)就大規模線上學習(MOOC)開發首個視像分析系統,為網絡學習行為提供互動、深入及方便使用的分析工具,不但有利提高教學質素,亦有助於製作切合同學需要的課程,讓網絡教育進一步發展。由科大計算機科學及工程學系屈華民教授領導開發的「大型開放式網絡課程在線可視分析系統」(MOOC視像分析系統),剛獲頒香港資訊及通訊科技獎旗下最佳創新(科技創新)銀獎。屈教授稱﹕「坊間有各類有關網絡學習行為的分析,但由於當中欠缺很多重要數據,課堂導師一般難於從中理出頭緒,但近年來,MOOC平台提供的數據,尤其有關課程視頻的點撃流數據越來越多,令我們得以開發出一個易於理解及查察的分析系統,配以嶄新的視像技術如跳轉圖等,成功讓導師理解大量課堂數據背後的學習行為。」MOOC視像分析系統將視頻點撃流與學習論壇上的討論數據以及學生的成績數據結合,學生跳過或重看任何一段視頻,課堂導師都可馬上知悉其性別、國籍、年齡、學習表現及其他特徵,並能選擇對個別或某一群學生進行分析。這有助導師了解學生的興趣與困難所在,從而改善教學材料。屈教授表示﹕「未來,我們甚至可以將服務拓展至學生,為他們的網上學習經驗提供個人化分析。」該系統自去年五月推出以來,獲課堂老師、教研專家以及主要網上教育平台一致好評,兩大在線教育組織Coursera和edX計劃將系統納入其平台之中。(作為首個為MOOC視頻而設的視像分析系統,屈教授指有關技術不只適用於線上學習,亦能套用到娛樂影片或網上廣告等,市場潛力龐大。科大乃大規模在線學習的先驅,自2012年及2013年先後成為亞洲首批加入Coursera及edX平台的院校,大學一直致力推動此創新教學模式。科大為全港首間推出學分制MOOC課程的大學,將線上學習與傳統面對面的授課模式融合。傳媒查詢:魯桂欣電話﹕2358 6317電郵﹕sherryno@ust.hk

新聞
創新鋁合物應用廣泛 為建築界帶來曙光
起初只為研究鋁的廣泛應用,為建築界帶來新技術,誰不知最後卻成就了更耀眼的結果。
2011年,土木及環境工程學系陳銳斌教授獲全球領先鋁生產商UC RUSAL(俄鋁)資助,研究如何擴闊鋁於建造業方面的應用。由於鋁質地較軟,無法承受重力,於建築方面一向只被應用到如窗框等較輕便的結構上。三年以來,研究期即將完結之際,陳教授發現一種新技術,可產生一種稱之為複合鋁的新鋁合物,為研究帶來突破。
陳教授表示﹕「一直以來,工程界將碳纖維黏貼到鋁的表面以提升鋁的硬度,但如今透過納米科技,我們成功改變碳纖維的構造,首次令它可於結構層面與鋁完全融合,這種複合鋁的應用範圍比傳統鋁更為廣泛,不但可用於製造電子產品、汽車、飛機,亦能運用到更多建築物的結構部分。」
陳教授正為新物料申請專利,而研究將進行至明年六月,以便陳教授團隊進一步研究大量生產這種新鋁合物的可行性。複合鋁不單比傳統鋁強韌,傳導性能亦更強。雖然它不及鋼鐵堅韌,但其質輕及防鏽特性,適合應用作建築物天花、飛機外殼、汽車外殼以及框架等結構。若與陳教授團隊另一種發明相變物料一同使用,複合鋁更可用於建造大廈的外牆。這種新式建築外圍結構比由鋼筋水泥建成的較為便宜及環保。
陳教授續稱﹕「雖然很多大廈都裝有隔熱層,但由恆溫系統產生的冷暖空氣仍會透過大廈幕牆與大廈結構之間的罅隙溜走,可引致高達百分之四十的能源損耗,但由我們發明的智能建築圍護結構則可大量減省這種損耗。」
該新式結構由複合鋁、相變物料、石膏板以及聚異氰脲酸酯泡沫塑料組合而成,已通過香港、上海、北京以及莫斯科的樓宇安全測試。
請按此獲取更多資訊。

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5-G無線系統的精彩世界
目前,全球正採用第四代(4-G)無線系統,但研究人員正日以繼夜研發新一代5-G無線系統,預期將於2020年面世。未來的5-G系統如何領先當今的4-G技術?據稱新系統的數據容量將會擴大1000倍,並能連接多達1000倍以上數量的設備,能源效率較現時優勝1000倍,屆時即享有更快速的比特率(bit rate)及明顯改善時延問題。此外,5-G系統將支援新的應用場景,例如機器間通訊(machine-to-machine communications)。要達到上述目標並非易事。在早前的科大 “Science-for-Lunch” 午餐座談會上,劉堅能教授分享其最新的觀點和系統應用的情況,以及面對的技術性挑戰和箇中機遇。
現可於此收看有關講座的分享。
2014

新聞
香港科技大學物理學家成功調控光子形狀 創造光腔裝載效率最高紀錄
香港科技大學(科大)物理系副教授杜勝望及其研究團隊,成功調控光子形狀,令光腔裝載效率大幅提升至百分之八十七,為現今最高紀錄。這科學上的突破有望推動實現基於腔量子電動力學的高效量子信息網路,並為將來的量子信息發展奠定基礎。有關研究成果近日刊登於物理學的國際權威刊物《物理評論快報》。
2012年諾貝爾物理獎的一半授予了塞爾日·阿羅什的腔量子電動力學的工作。在基於腔量子電動力學的量子信息網絡中,光子來回於光腔間飛行,載有量子信息的光子被光腔捕獲後,進行量子計算和信息傳遞。然而,要捕捉光子及將光子裝載在光腔中並不容易,因為在光子進入光腔的過程中,可能被反射或直接穿過光腔。在以往的研究中,光子從自由空間載入光腔的效率約不超過百分之二十。
杜教授及其團隊揭示了光子在光腔裡波粒二相的奇特量子行為。他們的光腔由兩面反射鏡組成,其中一面鏡子的反射率接近百分百,另一面的反射率較低,用來接受光子。研究發現,相對於一個特定的光學腔,光子有一個優化的波形;處於該優化波形的光子可以被光腔百分之百地接納,而不會從入口處反射回去或逃離。杜教授及其團隊通過改變光子形狀和利用其波動量子干涉效應達到目的。
杜教授解釋,他們採用一個「傳告」的方案,利用鐳射激發一團銣的冷原子產生糾纏的光子對,通過對其中一個光子的測量,剩下的光子就處於一個被「傳告」的條件單光子態,這光子的波形,既可通過控制激發鐳射的參數來調控,也可被「傳告」後用外加的調製器改變。杜教授及其團隊首次運用該技術,實現了破紀錄的百分之八十七光腔裝載效率,為將來的量子信息發展奠定基礎。
杜勝望教授於2008年加入科大,並於2011年獲科大理學院頒發傑出研究獎。杜教授畢業於南京大學,並在北京大學取得物理學碩士學位,亦於美國科羅拉多大學波爾德分校取得電機工程碩士與物理學博士學位。他加入科大前,曾於美國史丹福大學擔任博士後研究學者。
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香港科技大學研發出新材料讓高分子太陽能電池效率創新紀錄
香港科技大學化學系顏河教授的研究團隊,近日成功研發出三種新的高分子材料以及超過十種高分子富勒烯材料組合,能夠實現高達10.8%的光電轉化效率,是迄今最高效的單節高分子太陽能電池。
高分子太陽能電池是一種成本低且環保的太陽能技術。高分子太陽能電池板不但輕巧靈活,更可透過類似報章印刷的技術大量生產,以降低成本。高分子太陽能電池由高分子給體和富勒烯受體的共混薄膜構成,可為智能手機及手提電腦等流動裝置充電。儘管高分子太陽能電池近年發展迅速,一些限制條件仍然制約其發展,如高分子-富勒烯共混膜的形貌難於控制。
顏河教授團隊與北卡羅來納州立大學的Harald Ade教授以及馬偉博士合作,在《自然通訊》上發表了一篇論文,闡述隨溫度控制的高分子聚集效應是實現高效率太陽能電池的關鍵因素。Ade教授團隊運用一系列的X光技術對高分子-富勒烯混合物形貌進行了測試,發現由科大顏教授團隊研發的混合物擁有「近乎理想」的形貌狀態,有別於現存的先進材料。
顏教授表示:「開發高分子太陽能電池材料的研究成功率通常較低,僅有幾種高分子材料和一種富勒烯材料可達9%的光電轉化效率。而我們團隊自2013年9月研發出第一個超過10%效率的材料組合之後,在過去一年先後研發出兩種高分子材料及多種不同的富勒烯材料,均能實現超過10%的能源轉化效率。我們希望這些新材料的設計方法和Ade教授的測試結果能促進其他科研人員對高分子-富勒烯材料的研發,從而提升太陽能電池效率,進一步降低成本,儘早實現高分子太陽能電池商業化。」
除了研發出10.8%效率的高分子太陽能電池,顏教授團隊在其他有機太陽能電池領域也取得了突破,包括用高分子或者小分子作為受體的有機太陽能電池,達至6.3%的高效率記錄。長遠來說,發展新型受體材料將拓闊製造有機太陽能電池材料的選擇,促進高效、低成本太陽能電池的發展。三篇闡述這些成果的文章已於高影響因子雜誌Advanced Materials 和 Energy and Environmental Science上發表。