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中大重大科研成就綜覽:五大里程碑、國家級平台與突破年表

科研 約 8,064 字 · 17 分鐘 更新

講中大科研,點都繞唔開兩座高峯:一座通向諾貝爾物理學獎(高錕嘅光纖),另一座通向拉斯克獎(無創產前診斷)。除此之外,仲有香農獎、AI 獨角獸同鹽鹼地裏面嘅大豆。本文先用一張總圖將五項世界級突破串連起嚟,然後逐一交代支撐呢啲突破嘅國家級平台、撥款同埋評審表現,再加返一條重點突破年表。至於每項突破背後嘅科學縱深,另有專文詳細鋪陳。


一、五項世界級突破:一張總圖

中大最攞得出手嘅世界級科研顯示度,橫跨咗醫學、物理、資訊論、人工智能同農業生物技術。下面張表係一個索引;之後逐項展開「來龍去脈 → 關鍵突破 → 實際影響 → 最高榮譽 / 產業化落地」。

突破 關鍵人物 最高榮譽 專題
無創產前診斷 (NIPT) 化學病理學講座教授 (NIPT 發明人) 2022 拉斯克獎 生命科學與醫學突破
光纖通訊 高錕 2009 諾貝爾物理學獎 見下面「光纖」一節
網絡編碼 楊偉豪 2022 香農獎 資訊與工程突破
深度學習人臉識別 湯曉鷗 商湯科技 (獨角獸) 資訊與工程突破
耐鹽大豆基因 林漢明 Nature Communications 2014 農業生物技術

醫學方向(消化疾病、SARS / 新冠)詳見 生命科學與醫學突破;醫療機械人詳見 醫療與多尺度機械人


二、無創產前診斷 (NIPT):血漿裏面嘅胎兒密碼

來龍去脈。 廿世紀尾,想判斷胎兒有冇唐氏綜合症(21 三體)呢類染色體異常,臨牀上淨係可以靠抽羊水或者絨毛膜取樣——用長針穿過孕婦腹壁去攞樣本,帶住流產風險。到底可唔可以唔拮針就讀取到胎兒嘅遺傳資訊,係產科學界糾結咗好耐嘅難題。

關鍵突破。拉斯克基金會 嘅介紹,中大化學病理學團隊發現咗母體血液裏面存在遊離嘅胎兒 DNA(cell-free fetal DNA),仲據此發展出針對唐氏綜合症嘅無創產前檢測。最初嘅奠基性發現喺 1997 年發表;之後隨住大規模平行測序(massively parallel sequencing)技術成熟,團隊得以對母體血漿 DNA 做全基因組計數,從而以好高嘅準確度識別出胎兒染色體非整倍體。據中大醫學院講,呢項檢測 準確率高過 99%、現時已喺 60 幾個國家 / 地區提供服務

實際影響。 NIPT 就咁樣走向全球普及。中大引述嘅數據話,用呢個方法嚟做嘅檢測 每年做超過 700 萬次、覆蓋到 90 幾個國家 / 地區嘅孕婦,令到大量孕婦唔使承受入侵性檢測嘅流產風險。同一套「讀取血漿遊離 DNA」嘅諗法,後尾仲延伸到癌症早篩(譬如鼻咽癌)。

最高榮譽。 2022 年拉斯克–狄貝基臨牀醫學研究獎(俾人叫做「美國嘅諾貝爾獎」)、2021 年科學突破獎 · 生命科學(「科學界嘅奧斯卡」),以及據 中大醫學院 嘅消息,盧教授仲攞到英國皇家學會皇家獎章,係首位攞到呢個獎嘅華人科學家。NIPT 嘅科學歷程、癌症早篩延伸同產業落地(Insighta),詳見 生命科學與醫學突破

説明:本卷係科研模組,如實記錄 NIPT 主要發明人盧煜明 (Dennis Lo) 教授作為獲獎科學家嘅中性正面事實;佢現時兼任中大校長,校政語境另見概覽;下文「盧教授」即係指盧煜明。


三、光纖通訊:高錕同「光纖之父」嘅諾貝爾之路

來龍去脈。 廿世紀六十年代,長途通訊依賴銅纜同微波,頻寬有限、損耗嚴重。玻璃纖維雖然可以導光,但雜質令到光訊號傳輸幾米就急劇衰減,學界普遍認定玻璃唔適合做長距離通訊。

關鍵突破。 1966 年,喺英國標準電信實驗室(STL)做嘢嘅高錕(Charles Kuen Kao)同同事從理論上論證:玻璃纖維嘅高損耗並唔係材料嘅物理極限,而係源自雜質;只要將玻璃提純到夠曬純淨,光纖就可以成為可行嘅長距離通訊介質。據 諾貝爾獎官方介紹,佢就係噉樣俾人尊稱做「光纖之父」。佢嘅預言喺隨後幾年逐一兑現,橫跨海底同大陸嘅光纜網絡成為咗當代互聯網、電話同數據傳輸嘅物理骨架。

最高榮譽同中大淵源。 高錕因為「喺光纖通訊中光傳輸方面嘅開創性成就」獲 2009 年諾貝爾物理學獎,同發明 CCD 圖像感測器嘅 Willard Boyle、George Smith 一齊分享呢個獎。據 中大公佈嘅訃告,高錕做過中大第三任校長;據外部嘅訃聞,佢喺 1987–1996 年任期內 推動大學擴張,學生人數由大約 7,000 增加到約莫 13,000。高錕喺 2018 年 9 月辭世。


四、網絡編碼:楊偉豪同一門新學科嘅誕生

來龍去脈。 傳統通訊網絡入面,資訊就好似公路上嘅車流:每個中轉節點淨係「存儲並轉發」,本身唔會加工內容。長久以嚟大家都默認呢種「路由」模式已經係最優解。

關鍵突破。 2000 年,楊偉豪(Raymond W. Yeung)同 R. Ahlswede、蔡寧(Ning Cai)、李碩彥(Shuo-Yen Robert Li)四個人發表咗奠基性論文 “Network Information Flow”,提出一個反直覺嘅諗法:網絡入面嘅中間節點唔一定要淨係做「轉發員」,而係可以對經過嘅多路資訊做編碼運算,然後先發送出嚟;喺多播網絡當中,噉樣做可以達到最大流–最小割決定咗嘅理論上限,而傳統路由通常係做唔到嘅。呢個諗法催生咗網絡編碼(Network Coding)呢門學科。據 IEEE 資訊論學會 所講,楊偉豪係網絡編碼領域嘅共同奠基人;佢喺 2010 年喺中大創立咗網絡編碼研究所(Institute of Network Coding),由教資會卓越學科領域(AoE)撥款支持。

最高榮譽。 楊偉豪獲 2022 年克勞德 · 香農獎(Claude E. Shannon Award)——資訊論領域嘅最高榮譽,表彰佢「對資訊論領域始終如一而且深遠嘅貢獻」;另外佢仲攞過 2016 年 IEEE Eric E. Sumner Award、2021 年 IEEE Richard W. Hamming Medal。網絡編碼嘅理論縱深(張–楊不等式、BATS 碼)詳見 資訊與工程突破


五、深度學習同人臉識別:湯曉鷗、DeepID 同商湯科技

來龍去脈。 人臉識別長期被視為機器好難達到人類水平嘅任務。喺公開基準測試 LFW(Labeled Faces in the Wild)上面,機器一度好難追得上人眼嘅水平。

關鍵突破。中大科研處 ORKTS 嘅資料,湯曉鷗(Xiaoou Tang)喺 2001 年喺中大創立咗多媒體實驗室(MMLab),係最早專注深度學習嘅實驗室之一。據 中大 in Focus 講,2014 年團隊嘅 DeepID 系列演算法喺人臉識別上達到 99.15% 嘅準確率,超過咗 Facebook 嘅 DeepFace,成為 AI 產業化嘅一個重要里程碑。

實際影響同產業化。 2014 年 10 月,為咗將技術產業化,湯曉鷗同同事共同創立咗 商湯科技(SenseTime);據中大 in Focus 講,公司喺大約七年之後喺港交所上市,係全球其中一間好有代表性嘅 AI 獨角獸。湯曉鷗喺 2023 年底辭世。多媒體實驗室嘅學術地位同商湯嘅孵化脈絡,詳見 資訊與工程突破


六、耐逆大豆基因:林漢明同「拯救鹽鹼地嘅種子」

來龍去脈。 林漢明(Hon-Ming Lam)係中大生命科學學院教授、大豆研究中心主任。鹽鹼化同乾旱係全球農業要長期面對嘅壓力。

關鍵突破。 據發表喺 《自然 · 通訊》(2014) 嘅論文,林漢明團隊對野生大豆做咗全基因組測序,鑒定並複製出一個新嘅耐鹽基因(一個離子轉運體),顯著噉提升咗耐鹽大豆嘅育種效率。據 中大公告,團隊仲完成咗全球首個參考級別嘅野生大豆基因組。

實際影響。 團隊帶住耐鹽基因嘅資訊同內地育種家合作,培育出可以喺鹽鹼旱地種植嘅大豆品種,將實驗室成果落到國家糧食安全呢個現實關切之上。林漢明主導嘅「可持續農業與糧食安全」研究亦獲教資會卓越學科領域(AoE)認可。由野生大豆基因到甘肅鹽鹼地嘅完整鏈條,同埋農業生物技術國家重點實驗室嘅機構脈絡,詳見 農業生物技術


七、支撐突破嘅國家級平台

呢啲突破並唔係孤立嘅個人成就,背後係一套科研建制。據 中大研究網頁,中大設有轉化腫瘤學、農業生物技術、消化疾病、量子資訊技術及材料等國家重點實驗室;據 中大公告,量子資訊技術及材料國家重點實驗室喺 2025 年 8 月獲頒牌匾。此外,中大牽頭 / 參與六所 InnoHK 中心。國家重點實驗室同 InnoHK 嘅完整名單同架構,詳見 國家重點實驗室


八、卓越學科領域(AoE)同撥款

中大公告,喺 2025/26 一輪卓越學科領域(AoE)同主題研究計劃(TRS)入面,四個中大牽頭嘅項目合共攞到超過 2.2 億港元嘅資助;嗰輪三個 AoE 項目當中,有兩個係由中大牽頭。撥款明細、知識轉移機制同衍生公司詳見 科研產出與衍生公司


九、研究評審(RAE 2020)表現

教資會公佈,RAE 2020 入面全港大約 70% 嘅受評研究被評為「國際卓越」或以上(25% 世界領先、45% 國際卓越)。據 中大新聞,中大喺工程(94%)、電機電子工程(87%)、法律(83%)同教育(68%)等小組攞到最高嘅「3+4 星」比例。


十、重點突破年表

年份 事件 來源
1966 高錕論證光纖可以用嚟做長距離通訊介質 Nobel
1997 NIPT 發明人發現母體血漿遊離胎兒 DNA Lasker
2000 網絡編碼奠基論文 Network Information Flow IEEE
2003 威爾斯親王醫院 SARS 前線經驗(《刺針》) Lancet
2009 高錕獲諾貝爾物理學獎 Nobel
2014 DeepID 人臉識別突破;林漢明耐鹽大豆基因 Nature Comms
2021 NIPT 發明人獲科學突破獎 Breakthrough
2022 NIPT 發明人獲拉斯克獎;楊偉豪獲香農獎 Lasker · IEEE
2025 量子資訊技術及材料國家重點實驗室獲頒牌匾;洲際遠程手術 中大

幾項突破嘅共同母題:真正嘅突破好多時都係始於對既有思路嘅顛覆 —— 光纖顛覆「玻璃唔可以遠距離傳光」,網絡編碼顛覆「節點淨係可以轉發」,NIPT 顛覆「胎兒 DNA 只能喺細胞裏面揾」,耐鹽大豆顛覆「答案要喺栽培種嗰度揾」。

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來源

來源 · 自行覆核