都大與我 第五期 (2023年7月) 第14頁至第17頁

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智能系統講座教授帶領跨學科研究冀為社會帶來即時影響

都大的研究以應用為導向,銳意為社會帶來影響。除了發揮現有教研團隊的力量,大學亦積極招募傑出的研究人員,開拓新思維。今年2月,華禮生教授出任科技學院智能系統講座教授。華教授現時持有21項已獲批的專利,更多專利尚在申請中,他充分體現從事具影響力應用研究的意義。

最新實例:提升熱傳導發電機效能

華教授的學術專業為化學物理學和材料工程學,他的多項發明曾應用於不同領域作出貢獻。例如,他近期的一項研究就是通過提升熱傳導發電機的性能促進工業廢熱回收。熱傳導發電機運用固態半導體物料將熱能直接轉化為電能,但市面上的熱傳導發電機面對兩大局限:一是組成物料比較脆弱;二是功率轉換效率有待提高。華教授解釋說:「我們於是研發由部分碳化物料組成的3D微晶格結構,以提升機械強度和熱電轉換效率。」有關論文已於期刊Nature Communications發表。

跨學科團隊協作新里程

材料工程學的目標是研究現有材料的特性,從而改善它們的穩定性和可靠性,因此與各種實用設備息息相關。華教授對智能系統的興趣廣泛,包括現代醫療中愈來愈受重視的人工智能「即時診斷」(point-of-care diagnostics)系統。在科技學院,他正與機器學習團隊合作進行數據分析。他說:「系統開發是跨學科的工程,講求多方協作。在分子層面,我們設計各種感測器,這些感測器又會產生大量數據。擁有機器學習背景的同事正好幫忙分析數據,將結果反饋給有關系統,使它們成為智能工具。」

身為材料工程師,華教授對跨學科研究自不陌生。雖然在都大建立專屬實驗室設施仍需時日,但他已急不及待開展首項任務,利用不同學院的協同效應,為社會帶來直接裨益。首批項目包括一項用於早期發現前列腺癌的診斷儀。華教授邀請了兩個學院參與這新儀器的投產環節。他表示:「要對社會產生即時影響並非我一人之力能夠做到。我正與護理及健康學院合作,招募參加者試用該儀器和收集數據,並與人文社會科學院社會科學系的同事合作設計調查問卷,從用家角度找出需要微調的地方。」

 

培育新一代工程師

華教授同時領導學院的分子電子學小組。他期望拓展大學的研究領域,並建立多元的研究生群體。他說:「我期待指導有關高頻太赫茲材料的項目,並希望招攬工程學基礎紮實的歐洲學生。」華教授的學術生涯大部分在香港度過,過去三年轉職至蘇格蘭格拉斯哥,今年剛回港。他深信跨文化學術交流能讓都大學生受益,正在探討與海外大學合辦研究生課程的可能。

華教授是坦米爾族人。他的家鄉和鄰近地區孕育了許多具影響力的工程師,包括Google公司行政總裁桑達•皮采。華教授認為這與當地深厚的數學傳統有關。他說:「許多人試圖迴避數學,但數學其實很重要。」然而,他認為香港需要的不是更多的學術操練,而是提升學生整體信心和軟技能的教育方向。他分享道:「在英國任教時,我發現香港學生在一、二年級的表現普遍很好,到三年級時卻突然感到很迷茫,因為課程要求更多的軟技能。」接下來,他將與學院的STEM團隊合作,制定有利於培育下一代工程師的策略。

由畢業專題發展成研究項目:
虛擬實境駕駛訓練系統

數年前,都大學生麥嘉偉跟其他創意藝術學系的準畢業生一樣,與組員一起為畢業專題研究奮鬥。畢業專題項目名為「虛擬實境駕駛學校」,旨在開發為學習駕駛人士而設的虛擬實境系統,提供駕駛訓練及模擬考試。原型作品在「都大創意藝術畢業展2021」上公開展出,旋即獲李健駕駛學校青睞,支持大學開展前期研究,將系統的規模擴大。在此基礎上,大學建立出更成熟的虛擬實境駕駛訓練系統項目提案,並向政府「智慧交通基金」提交申請,較早前已成功獲得資助。在業界、政府和大學經費的支持下,學生的創作得以延伸至具體系統開發。

源起

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嘉偉和組員當時是修讀電腦及互動娛樂本科課程的學生。該課程由人文社會科學院與科技學院聯合開辦,旨在培訓藝術科技人才。人文社會科學院創意藝術學系黎智富博士是團隊的指導老師,現統籌獲資助的項目。他從一開始便察覺到這個畢業專題的潛力。由於建立完整的VR駕駛訓練系統遠超畢業項目的範疇,黎博士鼓勵團隊向大學當時的初創支持計劃「開創社」申請資金。嘉偉說:「我們成功入圍獲得概念驗證資金支持,但未能進入決賽,大概因為我們不太擅長推銷。聽到李健駕駛學校對我們的項目感興趣時,我們簡直是感到震驚!」得悉畢業專題將發展為資助研究項目,他立即抓住機會,從事遊戲化工作一年後回到都大,以研究助理的身份加入項目團隊。

當初萌生這畢業專題的構思,源自團隊本身對駕駛略有認識,加上當時虛擬實境裝置剛引入眼動追蹤技術。嘉偉解釋道:「我們留意到在香港學習駕駛存在一些挑戰,例如部分路段為學車禁區、駕駛教練不足等,於是設法解決這些問題。」除了教導學員操作車輛外,駕駛教練的其中一個重要職能是提醒學員眼觀四處。通過內建眼球追蹤腳本,「虛擬實境駕駛學校」能夠感應用戶正在注視的方位,並提供反饋信號。

擴大規模

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原型作品建基於大學鄰近的何文田一帶,也是全港其中一個最繁忙的駕駛考試中心的所在地。重建駕駛考試路線路況的過程甚為艱鉅。嘉偉分享:「單是建構欄杆已教我們整整兩星期日以繼夜地工作!」制定交通規則又花上團隊數個月的時間。到了提交作業時,他們大概完成了三分一的規則和四至五個駕駛課堂,並邀請了幾位朋友測試系統。

畢業專題項目的3D模型全由團隊手動建構,規模難免受到局限。研究資金讓大學得以購買道路掃描儀,以收集街道數據,建立自動化流程,從而將虛擬系統擴大至覆蓋全港的駕駛考試路線。獲資助項目的另一項主要改進是加入危險情境,讓學員體驗實體課堂上未能遇上的情況。黎博士補充:「我們還在添置動感座椅,營造更逼真的模擬駕駛環境。」

發掘知識轉移的潛力

黎博士對學生團隊所取得的成就感到欣慰,認為他們完全達成了畢業項目學科的目標。他解釋:「我們根據兩大原則評估是否接納學生的項目提案:一是項目是否有合理的理據支持;二是項目是否可行。不會僅僅因為同學感興趣便接納提案。」老師希望學生觀察問題所在,並嘗試以所學解決問題。

因此,電腦及互動娛樂課程的畢業項目都以實踐為導向。黎博士表示,其實每年的畢業作品都有不少具潛力的項目,但它們能否進一步發展,甚至成為商品,取決於很多因素。他說:「其一,學生可能有自己的計劃;其二,申請資金絕不容易。但我很高興大學現在重視知識轉移,期望我們能在這方面獲得更多支持。」