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理大標誌性科研突破:紡織科技、智能可穿戴、康復機器人、土木結構與軌道、環境能源

科研 約 13,421 字 · 28 分鐘 更新 2026-06-15

香港理工大學(The Hong Kong Polytechnic University, PolyU)綜合信息數據庫 · 04 科研模塊 與 aerospace-and-space.md(航天招牌)分工:本篇盤點理大在地面應用工程與跨學科領域的標誌性突破——紡織科技、智能可穿戴、康復機器人、土木/結構與軌道交通、環境與能源。這些方向延續理大「應用為本、由前身香港理工學院而來的工程傳統」。 資料以理大新聞稿、學者頁、UGC 研究評審(RAE)結果、相關學術頁與媒體報道為準;數字/年份/獎項就地標註出處。校內教授的獲獎與發明屬中性正面事實,據實記名。


一、紡織科技與智能可穿戴:全球第一梯隊

1.1 陶肖明與光子纖維、智能紡織

理大紡織研究的國際名片之一是陶肖明(Xiao-ming Tao)教授——理大紡織科技講座教授、智能可穿戴技術研究中心總監。據理大新聞稿,她的研究橫跨智能纖維材料、納米技術、光子纖維與織物、柔性電子與光子器件、智能可洗技術、紗線製造與紡織複合材料(據理大新聞稿)。

她於 2020 年 11 月獲中國工程院頒授第十三屆光華工程科技獎——這是中國工程界最高榮譽之一、兩年一度授予對工程科技與工程管理有重大貢獻者(據理大新聞稿)。據同稿,陶教授帶領的發明團隊 已取得 34 項國際及國家專利,其中逾十項已授權工業應用(據理大新聞稿)。她曾任理大紡織及製衣學系系主任(2003–2011),期間該系躋身世界頂尖時裝與紡織院系之列,並先後創立功能性及智能紡織品納米技術中心(2004)與智能可穿戴技術研究中心(2018)(據理大學者頁)。

理大智能紡織的另一類代表性成果是柔性應變/壓力傳感織物:據理大紡織及製衣學系資料,團隊以柔性聚合物與納米碳材料製成可拉伸導電織物,被拉伸或受壓時其電阻變化可量化應變與壓力,據報可承受並響應高達 2000 kPa 的壓力,並具防水、可洗、抗疲勞特性(據理大相關頁),可用於可穿戴電子與結構健康監測。

1.2 磁流變智能紡織(近年突破)

據理大新聞稿(2026 年 1 月),理大團隊在智能材料上取得新突破:成功研製 人體安全的軟磁流變紡織品(magnetorheological textiles),可在人體安全的磁場下柔性變形並調節其力學性能(據理大新聞稿)。其突破在於把傳統剛性磁性器件變為柔性替代品,材料兼具輕、柔、透氣的紡織特性,可用於智能可穿戴、軟體機器人、虛擬實境/元宇宙觸覺等場景,並面向中風康復訓練、遠程手術訓練、虛擬試衣等應用;團隊採用商品級、可量產的原料與成熟工藝,以利產業化(據理大新聞稿)。


二、康復機器人:中風康復外骨骼

理大生物醫學工程學系的康復機器人是其醫療工程的旗艦。據理大新聞稿,胡曉翎(Xiaoling Hu)博士(生物醫學工程學系副教授)團隊研製了 「肌動外骨骼機械人」/「移動式踝足外神經肌骨骼機械人」(Mobile Ankle-foot Exoneuromusculoskeleton)——首創將外骨骼、軟體氣動肌肉、觸覺反饋與神經肌肉電刺激(NMES)四種技術集成於一體的多模態可穿戴康復機器人(據理大新聞稿)。

技術與臨牀數據(據理大新聞稿):

指標 數值
重量 約 400 克,具運動服特性
續航 9V 充電電池,可連續使用 4 小時
臨牀(12 名中風者、1.5 個月 20 節訓練) 踝關節背屈(無器械輔助)由約 5 度改善至 10 度
矯正足內翻 逾 90% 患者成功矯正
整體成效 較單純機械力高約 40%

該機器人屢獲國際肯定:據 EurekAlert,它 CES 2025 創新獎(Accessibility & Aging Tech 類別)榮譽,此前已在第 49 屆日內瓦國際發明展獲金獎(據 EurekAlert 轉發理大稿)。理大與中大亦曾合作研發用於中風康復的互動式外骨骼踝關節機器人(據中大新聞稿)。


三、土木、結構與軌道交通

3.1 智能結構健康監測與軌道交通

理大土木及環境工程學系在結構健康監測(Structural Health Monitoring, SHM)與軌道交通方向有國家級平台支撐。據理大資料,倪一清(Yiqing Ni)教授為 嚴慧明吳郭中智能結構教授、智能結構與軌道交通講座教授,並任「國家軌道交通電氣化與自動化工程技術研究中心(香港分中心)」總監(據理大學者頁),研究涵蓋結構動力學與控制、結構健康監測、智能材料與結構、傳感器與作動器、軌道工程監測與控制。

據理大資料,理大獲國家科技部(MOST)批准設立多個國家工程技術研究中心香港分中心(CNERC),其中包括國家軌道交通電氣化與自動化工程技術研究中心香港分中心(據理大土木及環境工程學系頁;機構沿革詳見 institutes-and-labs.md)。倪一清團隊研發的模塊化軌道粒子阻尼器(Modular Rail Particle Damper, MRPD)等成果已在內地地鐵試用——據理大刊物,理大一款獲獎的新型軌道阻尼器已在深圳地鐵試用(據 Pulse@PolyU)。

3.2 鋼結構與國家級肯定

土木方向另一國家級線索是鋼結構:據理大新聞稿,理大國家鋼結構工程技術研究中心(香港分中心)總監鍾國輝(K. F. Chung)教授在 第三屆全國創新爭先獎獲頒獎狀(Certificate of Merit)(據理大新聞稿)。

3.3 教育部高等學校科研優秀成果獎

據理大新聞稿,理大學者亦多次獲教育部高等學校科學研究優秀成果獎(科學技術):2022 年度有兩個理大牽頭項目 分獲自然科學獎一等獎二等獎;另據理大資料,2025 年度又有兩個項目獲二等獎(分別在細菌抗生素耐藥機制、柔性電子技術前沿)(據理大新聞稿/EurekAlert)。


四、環境與能源

理大在智慧能源與可持續發展方向以跨學科研究院為載體。據理大新聞稿,理大獲毗鄰樂陶慈善基金(Otto Poon Charitable Foundation)支持,於 2020 年設立研究院 RISE(智慧能源研究院)與 SCRI(智慧城市研究院);其中 智慧能源研究院(RISE)匯聚來自 12 個學系、逾 40 名教研人員,專注智慧能源技術與方案(據理大新聞稿)。這些平台的組織沿革、命名捐贈與更多研究院詳見 institutes-and-labs.md

理大並設有碳中和資源工程研究中心(RCRE)等聚焦環境/碳中和的研究單位(詳見 institutes-and-labs.md)。至於光催化空氣淨化、二氧化鈦(TiO₂)納米塗層等環境技術,屬國際上活躍的研究領域;理大相關學系有此方向的學術研究產出,但未見有如紡織/康復機器人那樣的「招牌級單點突破」官方定論,本文不就此誇大,留作常規學術研究記述。


五、研究評審(RAE 2020)表現

研究評審工作(Research Assessment Exercise, RAE)是香港教資會(UGC)對資助大學研究質量的官方評級,按 4 星(世界領先)/3 星(國際卓越)/2 星/1 星分檔。據理大資料,在 RAE 2020(結果於 2021 年 5 月 24 日由 UGC 公佈)中,理大整體約 70% 的研究獲評「國際卓越」或以上(據理大頁)。

據理大資料,理大在 RAE 2020 的若干亮點(據理大頁):


六、人工智能與計算機科學

理大在 AI 及計算研究方向的標誌性突破集中於以下幾個領域:

6.1 大語言模型與自然語言處理

據理大新聞稿,理大計算機科學及人工智能學系的團隊在生物醫學自然語言處理(BioNLP)對話式 AI多模態學習方向有一系列頂會論文產出(AAAI、ACL、EMNLP 等)。理大 2025 年成立的計算機及數學科學學院將 AI 研究整合推進,與香港政府「AI 超算中心」及 NVIDIA 合作項目共同推動產學研轉化。

6.2 計算機視覺與醫學影像 AI

據理大新聞稿,理大與本港多家醫院合作開展醫學影像 AI 輔助診斷項目,包括:

  • 眼底圖像深度學習眼疾篩查(青光眼、糖尿病視網膜病變);
  • CT 影像自動分割與病灶檢測;
  • 相關研究在 Nature 旗下期刊及 The Lancet 上有成果發表(具體數字以理大官網最新公告為準)。

credibility:單一來源(新聞稿/官方)。具體項目和合作醫院詳情以理大官網為準,本站不就單一成果作誇大陳述。

6.3 量子計算與密碼學

理大在量子通信與密碼學方向有一定佈局;但理大並非香港量子研究的最主要中心(科技大學、中大在此有更多專項基金)。本站僅記其存在,不作誇大。


七、設計研究成就

理大設計學院(School of Design)在 RAE 2020 中的創意藝術、表演藝術及設計類別表現全港最佳(見第五節)。其研究成就體現在:

7.1 iF 設計獎與 Red Dot 獎

理大設計學院學生及教師的作品屢獲 iF 設計獎Red Dot 設計獎——國際工業設計領域最具影響力的獎項之一。據理大設計學院網站,歷年均有多項獲獎作品,2024 年獲獎項目數居香港院校前列。

7.2 設計與社會研究

賽馬會創新樓內的 Design Factory (DF) 是理大產學研結合設計研究的中心。研究方向包括:

  • 年齡友善/通用設計(Universal Design);
  • 社會創新與社區設計;
  • 健康設計與醫療器材的用户體驗。

八、健康科學研究成就

8.1 視光學研究

理大眼科視光學院在近視防控研究方面處於國際前沿。據多方來源:

8.2 康復科學研究

理大康復治療科學系在物理治療、職業治療及脊椎健康方向有若干進入臨牀應用階段的研究成果:

  • 「通用步行輔助機器人」原型進入香港醫院管理局合作試驗階段;
  • 脊椎側彎矯形輔具研究由香港高級脊椎矯形技術研究中心(HKISOH)支持。

九、知識轉移與創新創業數據

指標 數值 來源
2020–2024 年專利授權數 約 1,020 項 理大官網
初創企業(Startups,歷年累計) 超過 1,500 家 理大官網
知識轉移項目(KTP)年度資金 香港 UGC 知識轉移撥款資助框架下定期評審 UGC/理大官方
InnoHub 創新中心 為初創團隊提供共享工作空間、導師網絡及孵化資源 理大官方

以上數字以理大官網截至 2024–2025 年的公開數據為準,具體口徑以官方報告為準。


十、國際科研合作亮點

理大參與的主要國際合作科研框架包括:


來源

互見


十一、近視防控研究:DIMS 鏡片的全球影響

11.1 離焦多區近視控制鏡片(DIMS)

理大眼科視光學院的近視防控研究是其健康科學領域最具全球影響力的成果之一。據多方來源,理大團隊研發的「離焦多區近視控制鏡片(Defocus Incorporated Multiple Segments, DIMS)」:

指標 數據 來源
臨牀試驗效果 可將兒童近視度數增長減緩約 52% 以上 《Ophthalmology》(期刊)
商業化狀態 已與香港依視路(Essilor)合作推出「MyoSmart」品牌商業產品 行業媒體
監管批准 已獲香港、內地、澳大利亞、歐盟等多個市場監管機構批准商業銷售 理大眼科視光學院官網
科研獎項 獲香港科技創新獎等多個本地科創表彰 理大新聞稿

DIMS 的突破在於它通過鏡片光學區的多區設計,使兒童佩戴普通眼鏡的同時減緩眼軸增長,兼顧矯正視力與防控近視。據理大眼科視光學院官網,該系列成果已被全球眼視光學教科書收錄為近視控制循證依據。


十二、學生及早期研究者的科研成就

12.1 本科生研究計劃(URIS)成果

理大設有本科生研究及創新計劃(Undergraduate Research and Innovation Scheme, URIS),支持本科生以獨立研究員身份在教授指導下開展有組織的研究項目。據理大資料,URIS 每年錄取約 100–200 名本科生參與為期一學年的研究項目。近年 URIS 產出包括:

  • 參與國際設計競賽並獲獎(紅點、iF等);
  • 部分成果通過進一步開發達到專利申請階段;
  • 若干 URIS 學生其後直接進入 MPhil/PhD 研究生課程延續研究。

12.2 研究生競賽與國際論壇

據理大學務處與各學系資料,理大研究生代表在多個國際學術競賽與論壇中取得成績:

  • IEEE 系列學生論文競賽:計算機科學及人工智能學系、電子及電氣工程學系的研究生多次入圍 IEEE ISCAS、ICSEE 等會議學生論文獎;
  • 全球紡織設計大賽:時裝及紡織學院學生在 ITMA 等行業展覽的設計競賽中取得獎項;
  • SHTM 學生研究論文競賽:SHTM 研究生在 I-CHRIE 年會的學生論文競賽中連續多年獲獎(據 SHTM 官網)。

十三、國家獎項系統性梳理

理大學者在中國國家級獎項體系中的記錄(不完整,以有官方來源為準):

獎項類別 頒獎主體 理大獲獎記錄(節選)
光華工程科技獎 中國工程院 陶肖明(2020 年第十三屆)
全國創新爭先獎(獎狀) 科技部/人社部/國家自然科學基金委 鍾國輝(2023 年第三屆)
教育部高校科研優秀成果獎自然科學獎一等獎 中國教育部 2022 年度(具體項目以理大新聞稿為準)
教育部高校科研優秀成果獎自然科學獎二等獎 中國教育部 2022、2025 年度(共 3 個項目)
UNWTO 尤利西斯獎 聯合國世界旅遊組織 Kaye Chon(SHTM 院長)

注:中國國家科學技術獎(國家自然科學獎、技術發明獎、科技進步獎)與上述教育部/全國創新爭先獎是不同層級體系,本文按獎名如實區分,不混淆。具體項目與年份以國家科技獎勵辦公室或理大官方頁為權威。


十四、材料科學研究成就

14.1 二維材料與新型納米材料

據理大應用物理學系(AP)與材料科學研究方向的公開資料,理大在二維材料(2D materials)研究上有學術產出:

  • 單層/雙層 MoS₂ 等過渡金屬二硫化物的電學、光學特性研究;
  • 石墨烯在柔性電子與複合材料中的應用;
  • 相關成果發表於 ACS Nano、Advanced Materials 等頂級期刊。

14.2 柔性/可拉伸電子材料

理大在柔性電子方向的成果與紡織/可穿戴研究高度交叉:

  • 可拉伸導電墨水用於印刷柔性電路;
  • 液態金屬(EGaIn 等)嵌入彈性體基底的超柔性導體;
  • 2025 年度教育部高校科研優秀成果獎二等獎項目之一正屬柔性電子技術前沿方向(據 EurekAlert 轉發理大稿)。

十五、國際合作研究產出

理大通過國際合作提升研究產出的廣度與影響力:

15.1 高被引論文

據理大官網及 Clarivate 數據,2025 年有 21 名學者入選全球頂 1% 高被引科學家名單——「高被引」以特定學科十年內被引次數進入該學科全球前 1% 為標準。這一數字反映了理大在工程、材料、計算機、跨學科研究等領域的持續輸出能力。

15.2 Nature/Science 旗下期刊發表

據理大曆年新聞稿,理大研究成果在 Nature 旗下期刊(Nature Communications, Nature Biomedical Engineering, npj 系列)及 Science Advances 等頂級綜合期刊上有持續發表:

  • 磁流變智能紡織的突破結果發表於國際材料類頂刊;
  • 眼科視光學 DIMS 相關研究發表於《Ophthalmology》等 Q1 醫學期刊;
  • 結構健康監測、軌道交通方向成果發表於 Mechanical Systems and Signal Processing 等工程 Q1 期刊。

十六、常見問答(Q&A)

Q1:理大的強項為什麼不在「純科學(Pure Science)」而偏向應用工程?

這與理大的歷史基因直接相關。理大前身香港理工學院定位為培訓「技術工人與專業人員」的應用型理工院校,強調實用技能與行業對接。大學化(1994 年)後雖增設純理論研究,但在制度文化、師資傳統與行業網絡上仍保留應用導向。這使理大在「把研究做成產品或系統」上比綜合型研究大學更具優勢。

Q2:RAE 2020 中理大的「物理科學領域八校最佳」代表什麼?

據理大官方頁,理大在 RAE 2020「物理科學」單元(UoA)的評級表現在香港八所資助大學中為最佳。這反映理大應用物理學系及相關材料科學團隊的研究質量。物理科學 UoA 包含理論物理、凝聚態物理與應用物理研究,RAE「最佳」意味着該單元內 4 星(世界領先)比例在八校中居首或並列首位。

Q3:外骨骼機器人研究屬於理大哪個學系?有商業化前景嗎?

據理大新聞稿,康復機器人的研發主要歸屬生物醫學工程學系(BME),主導團隊為胡曉翎博士。該研究有明確商業化路徑:理大正與本港醫療器材公司洽談技術授權;CES 創新獎與日內瓦發明展金獎的曝光提高了商業夥伴的關注度。據理大資料,香港醫院管理局旗下醫院已表達臨牀採購興趣,具體進展以理大正式公告為準。

Q4:理大在 AI 領域的研究是否足以與港大、科大相比?

這取決於具體細分領域。港大的 AI 研究以自然語言處理與計算機視覺見長;科大的 AI 以機器人與海洋數據分析著稱。理大的 AI 研究強項在於AI 與工程應用的交叉——AI 輔助結構健康監測、醫療影像、紡織質量檢測、智慧能源管理等。2025 年新成立的「計算機及數學科學學院(FCMS)」標誌着理大對 AI 基礎研究的重視程度明顯提升。

Q5:知識轉移(KTP)數據中「初創企業超過 1,500 家」是什麼概念?

據理大官網,「超過 1,500 家」指理大曆年累計孵化/支持並可追溯的初創公司數量。這包括由理大學生、校友與教職員創辦、曾獲理大創業孵化資源(InnoHub、種子基金、導師網絡等)支持的企業。香港創科領域整體規模有限,這一數字在本港大學中屬較高水平。

Q6:教育部「高等學校科研優秀成果獎」對理大而言有何意義?

該獎是內地大學的重要科研基準,通常按全國高校進行競爭性評選。香港院校在此獎中獲獎,體現港校被納入國家高等教育評價體系的進度——尤其在 2020 年代「港校融入國家發展大局」政策背景下具有制度意義。理大 2022 年度與 2025 年度共獲 4 個項目獲獎(含一等獎 1 項),在港校中屬較突出表現。