Wings 振翅科技特刊

Abstract

科技特刊

學生會編委會 振翅

目錄 p.3 p.4 製作資料 1. 一分鐘心肌桂塞測試﹒ 2. 規范場p.6 3. 語音系統p.8 4. 網上電子拍賣市場p. 10 5. 預視我們的未來一－ Micro Machine p. 12 6. 紫外線量度技術 p. 14 7. 世界一級的核磁共振儀 p. 16 8. 電腦中樂 p. 18 9. 解讀藻類植物之毒素 p.20 10. 海洋生物內的污染物之累積及其可用性 p.24 11. 連全港最高，世界第五高的建築物也有它的份見 一一結構優化軟件p.26 鳴謝p.28

前言

我們身處於科技高速發展、資訊爆炸的年代，實在是很 幸運，幸運在於我們有機會享受到科技所帶來的方便，和科 技所帶來的高質素生活。在這個年代，當我們每天打開報紙 的時候，都不難發現有關科技的新聞。差不多每天都有新的 發現，令我們知道科技發展的速度真是如此的駭人快速。身 處於二十世紀初的我們，實在很難想像出世紀末的世界將會 是什麼境像。

其實，不看遠山只看足下，我們亦不難看到有趣事物。 就以我們的科大為例，所蘊藏的「新事物」亦十分豐碩’只 是可能我們日常忙於趕功課和溫習而忽略了。對於科大的研 究成果，如果能夠向同學逐一介紹，實在是一件好事。這冊 科技特刊其實就是以此為目標，希望讓同學們更了解有關科 大的研究成果。

聯絡： Eric Yokie Zoe Hang

探訪： Zoe 撰文： Lui Zoe Eric Lui Monica 排版： Eric Helen William Choi Monica Yokie Jack Helen Ah Wai Yokie Hang 財務： Joanne Ah Wai Jack Hang Shine 顧問： Li Ii an 嚴詩嘉 Kathy 廖偉賢 John 香港科技大學學生會編輯委員會一振翅出版

一分鐘心肌栓塞測試

現時本港約有兩 成四的冠心病病人死 民心肌桂塞，當中大 部份患者在未獲得治 療前便突然死亡。在 缺乏一個快速和準確 的測試下，醫生一般 難以診斷出病人是否 有心肌桂塞，而無法 及早替病人作出治 療。

近日，科大成功 研究出一項只需一分 鍾的心肌桂塞測試。 該項研究測試了五十 多位鳳爾斯親王醫院 的病人，結果發現該 測試能準確判斷出病

有心肌控塞的情況，能夠幫助病人及早預防及治療該 悔。

快速測試的重要性

繼癌症後，心臟病乃香港人的第二號殺手。根據衛生 資料顯示，去年全港共有四千八百零六人死於心臟病， 當中有三成七，即一千八百二十五人是因心肌控塞而突然 死亡的。

現時，醫生是根據三種標準來判斷病人是否有心肌桂塞的 情況 1. 病人胃部有痛踅﹔ 2. 觀察心電圖的變化﹔ 3. 心臟內的蛋白質流到血內。 首兩種標準雖可作即時觀察，但有欠準確。所以，一般都 會以第三種標準判斷病人有沒有心肌桂塞。

因懷疑心臟病而入院的病人，當中約百分之四十都有 明顯病徵（如心絞痛），故大多可以及時進行醫治，而利用

化學系

生物化學測試法都只是用來作進一步確定以及估計病惰的 嚴重性。其餘六成病人則無明顯病徵，所以醫生往往無法 即時判症和進行醫治。利用現有的生物化學測試方法， 般都需要六至八小時，但由於病況變化迅速，不少病人在 未接受治療的情況下便告死亡。

由於治療心肌桂塞的方法是「血桂爆破」，即為患者 注射一種抗凝血藥，令積聚冠狀動脈的血塊溶解，但在進 行注射前，必須確定患者是岫塞，因為其他心臟病， 者接受哺撇，可能E引︱致出血及中風等副作

突破性新技術病人救星

新的測試過程比以往的簡單快捷，只要抽取病人一至 兩滴血液，加上試劑，待一分鐘便能準確判斷病人是否有 心肌桂塞的情況。新技術如此快而準，原來是利用了「脂 肪酸結合蛋白」（ FABP）作為測試標籤，以取代舊有的標籤。 當心肌發生桂塞現象，部份的心肌細胞便會缺氧死亡，令 細胞中的FABP流到血液裡’而血液中的FABP濃度會在三 小時內明顯增加，並在二十四小時內回復正常水平。

規範場

孟國武博士的簡歷

孟國武博士是雷浩科技大學數學系助理教授。孟 博士畢業於中國科技大學物理學系，後被李故道選拔 為CUSPEA 學生，從中國到美國發展。孟博士的碩 士學位乃是在物理績塌，而博士研究則屬高維拓撲 學，但礙於當時高維拓撲學已過3黃金時期，畢業後 的他轉向八十年代至九十年代最熱門的數學領攝一 與物理學有闊的低維拓學研究。他的主要工作是用規 範竭理論來解決數學問題。一九九五年六月，在「規 揚理論的十月革命」中，他悟出一新理論與一個經典 的理論之間的關係，得出了準確的表達式I頁，這研究 得到數學界很高的評價。

西伯格一一韋騰理論與經典扭結理論

西伯格一韋騰理論

一般來說， n 次「元」的流形是一個精繳的空間。例如，球體 日歐得理得幾何學的空間是流形，在經典的機械學上，組別和相位 空間。這個理論可以擴闊至帶邊流形上，例如一個帶邊流形便是球

流形拓撲的主要理論是在平滑的等量上，物體流形的固定性質。

1 拓撲在和二次「元」 時是平常和史前的 拓撲在五或以上「元」 是簡單的。 拓撲在三和四次「元」 時極度繁複 且神秘。 與物理學有×直接的關繫。

因此在拓撲的三和四灰「元」的研究上是有一定的困難。美國 勿理學家百伯格及韋騰從物理學的角度入手，大大簡化了《唐納森

數學系

理論》’推導了唐納森西伯格一韋特不變量。

經典扭結理論 在八十年代中期， S.K.Donaldson 引用規範埸理論的瞬子方程去研究四「元」的流形。在一九九四年，他綜合 已有的西伯格一韋騰理論和化研究的資料，提出一條新的 理論。

方程式

A 代表電磁勢， EA 和BA 則分別代表電揚和磁揚， Y 代表一個波函數，即代表一個粒子帶著磁力， Q 代表在 一個方向空間一個特定的二灰方程式。

這個新理論仍存在個問題。這個問題便要找一個方 法能計算出西伯格一韋騰的固定多項式。

孟國武博士的研究 在一九九六年夏天，孟博士發現新西伯格一韋騰固定 多項式和亞歷山大固定多項式在三灰「元」流形上的關 係。孟博士應用代數學上計算答案的理念到靜態西伯格－

韋騰的三灰「元」方程式上。

遺產生了一條新的不變多項式，生在三次「元」空間 內存在。這條定理卻名為《孟－道勃斯定理》（ Meng- Daubes Theo 「y ） 。它主張

「第三次「元」西伯格－韋騰不變量多項式＝亞歷 山大不幾量多項式。」

以西伯格－韋騰定理作基礎，孟博士的研究提供了 條渠道去計算四灰「元」的西伯格－韋騰不幾量，尤其是 物理流荒上三次「元」的問題。根據研究發現，它還能計 算別於三次「元」的流形圓形，更可應用到四灰「元」的 拓撲學和幾何學上。

根據經典扭結理論，孟道勃定理在物理學上和幾何 學上，為亞歷山大多頂式上的係數提出意思。同時為物理 拓撲學和幾何學上的分析作了一個重要的推進。

假如你在計算機操作廳聽到身邊的同 學說出一頁又一頁的網頁名字，也不 用碰鍵盤或滑鼠，可會奇怪他在做甚 麼？不用擔心，相信他只是在使用語 音辨認系統在瀏覽網頁。

語音辨認系統 成員

現在此系統還未 公開使用，所以像文 首所述的情形現時未 會發生，但現在讓我 們在這兒先睹為快， 看看聲控網頁攪尋是 如何操作。

此系統是網頁瀏覽器的外掛程式。只要使用咪說出想 瀏覽的網頁名稱，就可到達。例如你見到現時頁面上有幾 個連結，你可以說出該連結的文字代替按滑鼠等動作，也 可到達該連結。而你也可說出網頁瀏覽器的一些指令 (command ），例如「我的最愛」、「我的書籤」也可連結 到你之前定了的bookmark 。這系統有數項特色，第一項 就是支援多項語言，現時支援英語、粵語及國語，若有需 要，遲些還會支援其他語言或方言。相比其他同類的系統

只支援一種語言，本系統的應用就來得更廣泛，只要收集 足夠的人說的話就能結集成資料庫，有統計模型，就可增 加準確性。在你說話後，電腦會把聲音壓縮，再做語音配 對、語音模擬、語言模擬。最後就能做到配對，模擬後成 典型就可使用了。

本系統另一特色是適合任何人，不用讓電腦預先熟習 使用者的聲線，這與那些使用者先說話，使電腦知道該人 的口音的系統不同。即使不同性別、不同話速、不同年 齡、不同口音的使用者，也能立刻使用。還有第三個特色 是它能分辨說話是否網頁連結的指令。該聲控系統有一紅 證表示接收到聲音訊息，但並不等於紅燈亮著就會移到其 他網頁，而是當你說出適當的連結，才會作出連結。如此 就不用擔心與人交談時，電腦連到不知何處的網址。

現時聲控綱頁尋找系統暫可用於yahoo search等網頁 愷尋器，但其仍有很多發展空間，例如內聯網，外聯網 等。

電機及電子工程系

究竟這項語音辨認系統有甚麼技術在背後支持？讓我 們來看看使用系統前的準備過程。

首先第一步是找一些人錯音，把錯來的acoustic wave 轉為binary string 即AID ，把它壓縮後，就可得到 每個字的子音（consonant）或母吉（vowel ）的特點，再把它 變成vector。當你說話時，系統就找出不同的音節和最近 似的字，之後就會以前文後理來得知你說的是甚麼字。

研究的重點 1 . 市揚本身的特性 2 . 人類的行為 3 如何定立市揚中價錢

拍賣 一般的市埸裹，貨品的價格是固定的。而拍賣的意思 是，由於有些時候我們不知道貨物的真正價值，我們會把 它們拿到特定市揚﹝如拍賣行），而在那襄，貨物會有一 底價，在指定的日子， 人們聚集在市揚裹，對所出售之貨

品出價， 直至沒有競投者再出更高的價錢，交易才算完 成。

相信很多人也聽過拍賣這個詞語，但由於科技發展愈 來愈先進，很多類似拍賣的活動已經可在網上進行了。

一般有形市揚與電子市塌的比較：

有形市揚 要有一有形的地點 競投者需要聚在一起 通常只有較大的物件 價錢比較昂貴

電子市揚 市若是世界性的 較小型的物件也可找到 價錢較便宜

傳統的零售店現正在逐漸失去市揚的佔有率，而網上 的市埸佔有率現在為6% ，而它正以每年300% 的速度增 加。根據美國的經驗，未來五年所有的商業活動將會完全 轉換成為網上的形式。

時間網上市揚佔有率 第1 年6% 第2 年18% 第3 年54% 第4 年162%

網上市揚的可行性

電子市揚的佔有率正在迅速地增加，其一原因是電子 市I若不需要儲存貨物，成本減低，因此貨物的價格亦較 低。而另一原因是網上的交易亦安全，因為網上的騙子不

網上電子拍賣的例子 1 eBay eBay 將所有貨物分類，而且每樣貨物都有獨立的描述。 據說，每天它所牽涉的交易數目有250 萬樣。

2. pinel1ne 這是一免費的網頁。它的邊緣成本接近0

3. amazon.com

資訊及系統管理系

amazon 以同類型的公司來說， a mazo n 的網上市揚佔有率有 75% ，而它的市揚價值約20 億，它的成功原因是它比起 一般的零售商更懂它們的顧客。

要追溯Mic吋electronic 的起 源，我們可回到50 年前，第一顆 半導體出現的年代。半導體無疑是 一個劃時代的發明，它不單改變了 人類的生活模式，更令人類走進一 個科技年代。今日的家庭電器，手 提電話、電腦等，都可說是源於這 一顆小小的半導體。

近二十年來， bibrizaron 技術發展突飛猛進，可說處 於一個革命的年代，技術發展之迅速令電子產品不斷推陳 出斬。如最為人熟悉的有電腦的中央處理器（CPU ），在製 程不斷縮小的情況下，晶片內的集成電路愈來愈複雜。在 一平方庫米的晶片內，就可以藏有256,000,000 顆半導 體﹔此乃現時世上最微型的半導體。Fib 「cation 技術的進！ 步除了有利晶體的發展外，對於微型機械（ Micro machine)

的發展亦有莫大的幫助。 談起微型機械，我們可能會想到它和電子技術是同出 卜轍。而事實上， computer’ electrical 和mechanical engineering 三者都有非常密切的關係o 「以往，機械工 程師很多時都會’， copy and learn from ’，電子工程師， 而 間在，我們則發展出我們自己的科技來。」科大機械工程 系教授說。

Dr. Zoha「簡單的一句說話便概括了三者今昔的關系。

M3 system 何謂m 3 system 呢？其實，大部份的機械具有三個 “M”字的。這三個’， M”字就是一－ Microsensor（Feel) , Micro Electronic (Decide), Microactuator（Act）。這就 好像動物在接收到外界訊息後，訊息經由神經線傳到大 腦作出處理，然後再將新的信號傳送到適當的器官作出反

機械工程系

應。

現時已發展的微型感應器已有很多種類，例如可感應 壓力，溫度，速度變化等等，而較新的則有化學和生物感 應器，可用設測試藥物用途。

至於’， Decide”的部份則由電腦晶片所負責。特製的 晶片首先處理感應器所接收到的信號，然後把信號處理變 成指令，指揮反應器去工作。據D「. Zoha「所說，反應器 是這三部人份中最難製造的。

可辨認DNA 結構 從D 「. Zoha「所展示的書籍可看到，原來我們已可利 用微型機械去辨認DNA結構。其原理是先將DNA 淨化， 然後進行複製。複製後的D NA 會放入一個微型管道內固 定位置，在管道內進行DNA 切割，然後再進行辨認。可 望能在不久的未來，發展出能改變DNA 結構的裝置，對 有關DNA 的研究作出貢獻。

今後發展空間將會更大 隨著製作技術的發展，微型機械將在含後有更大的發 展空間。將來，我們可能見到能在人體內進行手術的機械 人，又或者是人工耳、人工鼻、人工舌頭等人工器官。微 型機械將會朝著「愈來愈細」的方向發展，但除了製作技 術能為它帶來突破外，人類的想像力將會是另一主要因 素。

對我們來說，紫外線 ( Ultra Violet. UV ）是一種 令人又愛叉恨的東西。一 方面，它是氣象研究、天 文探索等應用技術的一大 功臣﹔另一方面它亦是引 致白內障及皮膚癌等疾病 的「幕後黑芋了。故此， 如何有效地運用紫外線和 滅低它對人類的傷害，便 是有關研究人員的一大課 題。本校物理系的Dr Sou 及Prof. Geo 「ge Wo呵，亦就此問題進行了一連串的 研究，而且收穫不少。

該項名為「UV Blind, Visible Blind 」的研究始於一 九九七年年尾，其主要目的是找出新的材料及技術來量度 紫外線的含量或其積累的劑量。現今市面上的紫外線測量 技右間，一般都不太準確，因為這類儀器所用的紫外線擴大 器（ UV Enhance 「）大多數都使用矽半導體（ Silicon Diode ），但矽半導體不但對紫外線敏感，而且對可見光 及紅外線亦十分敏感，因此使用這些儀器時，在環境因素 的影響下，結果往往會有很大的誤差。此外，因為可靠程 度及體積上的問題，這類技術還未普及應用於民用產品方 面。

「UV Blind, Visible Blind 」研究的首要目的，便 是要找出一種只對紫外線敏感，而又對可見光及紅外線不 太敏感的物料。為此， Dr. Sou 及P「of. Geo 「ge Wong 的 工作小組便要借助band gap e n g in eeri ng 的技術來製造 一種band gap 接近紫外線的物料。這個研究的另一個目 標，便是令使用了這項技術的產品普及化。要做到這一 點，便要從晶片的體積及質素方面下功夫了。筆者曾經在 物理實驗室中看過遺產品的原型及示範，從外型來看的確

物理系

是十分細小。據D 「Sou 表示，在這個原型產品內的晶片 只有數十平方毫米大，所以是十分適合用來生產一些小巧 的量度紫外線的產品。

在示範中， Dr. Sou分別用了手電筒、lase 「pointer 及用來判別真假鈔的紫外光燈照射該原型產品，當它被手 電筒及lase 「pointe「照射時，儀器上的讀數可說是毫無反 應;但換過了紫外光燈之後 此可見這儀器的準確度是十分之富的。

Dr. Sou說，若果這項技術成熟的話， 限量的。「UV Blind, Visible Blind 」研究的市埸目標，包 括高檔的科學、工業研究及普及的民用產品。在科學及工 業研究方面，這項研究有助於天文學家製造更高解析度的說，對這個研究小組來說，這個研究的最大收穫，並不在 紫外線望遠鏡，或者將以上產品整合到別的儀器上，成為 「紫外線光源影像分析儀」’當一些油輪洩漏原油時，它 便可憑原油所反射出的紫外線產生出分佈圖，有助於如何

制訂應變方法。此外，若未來紫外線激光普及之後，這項 研究亦會有助於其質素監控。

民用方面，由於晶片揖有細小的體積，因此可以製 造出一些輕便的手提產品。例如一種手錶般大少的紫外線 量度器，它可以用來量度室外及室內的紫外線強度，若果 是超出標準的話，便會發出警告，通知使用者作出防犯 這項技術亦可用來測試太陽眼鏡 外線產品的可靠程度。

其前途是無可在九八年十二月，本校已將「UV Blind, Visible Blind 」的研究向美國申請了專利，並己準備向一些廠商 及機構合作，研究量產的可行性。不過，正如D 「Sou 所 於它的市揚潛力，而在於他們對該研究課題的理解。

世界一級的核 磁共振儀

核磁共振用於 分析分子結構，主 要分析對象為氫 碳13 氮15 氟氣這些構成 蛋白質 機物質的元素 各種蛋白質 酸及其他有機物質 不同的功能組 會與不同的化學物 產生不同的化學 而不同的功能組則取決於不同的分子結構 進一步了解其化學反應的機制 以及促進生化科技及醫學的發展 病患者注射的胰島素就是生物科技的產品

核磁共振儀的原理

氫原子在強力高頻碰下會產生共振，氫原子的電子會 轉移到另一個能量層，並發出電磁波。儀器內的接收器測 量電磁波的頻率及振幅。跟據電磁波的頻率可分析樣本的 分子結構及排列方 式，如環狀、鏈狀、 分支結構等﹔擴幅則 表示該結構的數量。 核磁共振儀比其他分 子分析機的優勝之處 是，樣本可以以溶液 的狀態被分析，不 像，射線分析儀般需 要樣本的結晶體。這 對於分析有機化合物 是必要的，因它們在 細胞內，或在生物環

化學系 境內是以溶液狀態存在的。

核磁共振儀所產生的碰揚頻率愈高，儀器的感應度愈 強，解析度也就愈高。一般實驗室應用的核磁共振儀只有 30MHz ﹔位於科技大學第三期2158 室的生物核磁共振中 心的核磁共振儀就有 750MHz ，最佳狀態 更能達至BOOM Hz 高 頻。750MHz 的核磁 共振儀可算是高頻的 （目前為止，只有日 本擁有的OM Hz 的共 振儀），世界上只有 數間大學輝有同級的 共振儀。

這個價值一千五 百萬的儀器高4 米， 加上半徑10 米的安

全圈 2158室就有 平方呎 高

相信大家平日也 有聽音樂的習慣，但 你們可曾想過將來的 音樂會由電腦演奏？ 隨著電腦科技的發 展，電腦音樂研究亦 一百斬莒事？古電腦演 奏音樂也由不可能變 成可能，是灰訪問我 們榮幸地邀請到計算 機科學系的康立德助 理教授為我們介紹其 電腦音樂的研究。 康教授自小熱愛音樂，對各類型的樂器也有濃厚的興 趣，他除擁有計算機科學的博士學位外，亦取得了音樂學 士學位，他現在的研究亦是集中在電腦音樂方面。在云云 的樂器中，康教授選取了中國樂器作研究，而是灰特別集 中研究中國傳統及民俗樂器，其目的是希望對中樂的樂譜 有更深入的認識、為各種中樂樂器研製特定的模型譜和用 IC Sound 電腦程式去為每樣中樂樂器製出模型。

要使電腦像人般演奏樂器，似乎是件不可能的事吧， 這窮副部寅奏？當然不是用電腦莘莘樂器芸演奏？而軍電 腦能發出像樂器一樣的聲波，相當有趣吧？要做到以上所 傲的要有以下步聽：首先需要找一位出色演奏家來演奏樂 器，然後把聲波輸入電腦，再由電腦分析聲波，以達到能 模擬該種樂器的效果。 聽起來很容易，但其實 內裹的過程卻又不簡 單！首先要為每種中樂 器找一位精於演奏該件 樂器的演奏家，因為如 果演奏得不好，輸入電

計算機科學系

腦的聲波也不會像樣，這樣，電腦再模擬出來的聲音也不 知會像甚麼了。找到演奏家後，也要選擇適當的樂譜去演 奏音調不同的曲目，然後把不同波長的音調輸入電腦，使 電腦能適應不用音調的奏法。最後，便要綜合不同音調的 聲波進行分析及製造模型去模擬該樣樂器，以達到模擬樂 器的效果。康教授是灰的研究是以中國管樂為主，其中包 括笛、簫、排簫 圖）。現在用電腦模擬奏出的音樂已有近似該種樂器的效音樂大師呢。 果，若果你不是吉樂大師的話，也可能分辨不到這些中樂 是由電腦演奏出來的。

最後，康教授說電腦音樂其實並不是想像中那麼深奧 和這樣遙不可及， 他對電腦音樂的研 究前景甚表樂觀， 亦鼓勵有興趣的同 學能參與該方面的 研究，說不定有一 天各位會成為電腦 音樂大師呢。

巴烏

藻類植物產生 毒素之過程

研究的開始

此項研究在一 年前開始，由Prof. HSIEH Dennis P H Hsieh 是一位環境毒 理學家，故此研究 主要針對藻類植物 產生毒素的過程。

研究的目的

紅潮在香港是一個嚴重的問題。紅潮指的是海中的藻i 類植物忽然大量迅速生長（algae bloom），有時還會有毒素 (toxins）產生，污染海產，人們進食之後就會對健康造成影︱ 響。當每一次有紅潮出現的時候，為安全計，所有捕捉到 的海鮮都會被丟掉，帶來極大的經濟損失。除此之外，被 丟棄的海產還會污染環境。到目前為止，紅潮出現的原因 還不太清楚，亦不知道為何不是每一灰都會有毒素產生。 所以研究這個題目是一大挑戰。

紅潮（ red tide) 紅潮又稱赤潮，但卻不一定是紅色。它可以是紅， 啡，磚紅，或是粉紅。顏色的出現是由於水中的藻反射陽 光所致。正常情況之下，這顏色是十分淺的，不易被察 覺。當有紅潮出現的時候，水中的藻類細胞密度就會增 加，故此我們可以輕易地看得到。 雖然我們沒有方法防止紅潮的出現，但它卻是一 頂讓我們可以研究毒素生產過程的工具。一直以來， 紅潮都被懷疑與海水污染有閥，因藻類植物的大量生 長需要很多養分，而水中的污染物正可提供這一要 悸。當然海水還要有適當的溫度、含鹽量、風速、陽 光及氧份等。 至於毒素怎樣產生，則有很多種理論。有說是由水中

生物系

的藻生產的，有說是與藻共同生長的真團所產的，也可能 是兩者都有，但真正的過程亦還不清楚。

食物鏈（ food chain) 藻〔連同毒素〕魚類 人類 如上所示，若魚類進食了藻以後就死掉的話，那人

研究步聽 1. 首先在魚、市揚或海中收集樣本﹝海產） 2 將樣本帶回實驗室及抽取毒素 3. 將毒素製成濃縮的液體 4 用HPLC (High P 「essu 「e Liquid Ch 「O「natography）分析 抽出物 5 在不同時間紀錄儀上有不同的頂尖出現，與標準的毒素 色層分析圖比較，就可知道樣本中含有那種毒素

毒素的種類 直至目前為止，已發現的 毒素種類共有21 種，但無論 是哪一種，都能置人於死地。 亦由於我們不能製造毒素，而 在抽取了它們以後又要進行淨 化，故此非常昂貴。每微克 換句話說 克值$2500 萬！

怎樣測試樣本中的毒性 要測試樣本的毒性，可以 用老竄作實驗對象。因老鼠的 體型小，注射3毒素以後很快便死亡。所以使用這方法， 必須要先對每一樣細節作出定義。

一個Mouse Unit: 一定數量的毒素在15 分鐘內殺死一隻 20 克童的老鼠。

舉例說，如20 克重 之老鼠需1 小時致死， 那所用之毒素則為0.25 Mouse Unit 。

這個方法在市揚上i 使用是非常困難，而且 要殺死非常多的 可得出結果，加上老鼠 要在極度痛苦中死去， 故此，這方法並不可 取。因此有必要盡快找！ 出更好的方法來將它代 抽取液 早前提及，抽取液是由海鮮樣本中提取的，故當中包 括了很多其他雜質，如海鮮肉、血液、維他命等。所以抽

取出來的毒素並非純正的，而抽取液也是各自有不同的濃 眶。因此，跟所有實驗一樣，這方法也需要一定的標準作 為參考。如規定每10克魚肉要與10 毫升的水混合15 秒。 假設以此方程式製成的所有抽取液含有相同數量的毒素。 這樣的抽取過程需時約2 小時。

MJcrop l ate 方法 其中一較好的方法為使用敏感的老鼠腦細胞代替老 鼠。方法是首先把老鼠的腦細胞在培養液中培養24 小 闕，之後在一個有的個小水井的塑膠mic 「opiate 中放入 細胞液。再跟著滴入之前從樣本中提取之抽出物，等待24 I h時。如果小井中之液體變深色，即是有較多的細胞存 活，樣本中沒有毒素。如果小井中的顏色為透明，即是代 表其中的腦細胞死亡，有毒素存在於樣本中。 其實深色的顏色是老鼠腦細胞中的酵素所產生的。如 果腦細胞仍生存的話，那當中的酵素自然也繼續工作，於 是就有深顏色的出現。

這個方法較為世界所接受。每一micro plate 只需 料，相對每一老鼠需駒，更為經濟。而且這方法比其他 方法更為準確及有效率。因哺乳動物的體溫為37℃，用腦 細胞亦有同等的效果。但因這分析要用兩天的時間，而商 人往往需要即時的結果，故此這方法並不太合適。最好的 當然是有一原理與pH paper 相近的方法，只需把紙放進 樣本液中，觀察它的顏色變化就可得知樣本中有沒有毒 葉，但這方法到目前為止還未發明。

藻類植物產生的毒素之影響及解決方法

研究的開始

此項研究由Dr WANG We 『1xiong 負責。它原是Pearl Rive 「Estuary Pollution P叫ect 的一部分。由香港賽馬會 捐助千八百萬作為研究資金，而繪製地圍的基本研究費 用為$50-$60 萬。

研究的目的

1 研究藻類毒素怎樣影響其他海洋生物的生理機能 2. 繪製一有關全香港的受污染胎貝的地圖﹝ T ox in Mapping ] 3.研究解決藻類毒素的方法

毒素的種類 藻類毒素的種類有很多，最常見的有以下幾種： Alexand 「ium 、Sazi-toxin 、Gauny tox in 、C- toxin 等， 其中首三種有麻痺的作用。

毒素所引致的問題 藻類毒素類似Shellfish Poisoni旬，它可使到生物的 肌肉麻痺（ muscle 閃閃l yze），令牠們因缺氧致死。因這帶 來的經濟損失每年約$600 萬。

研究的過程 第一步是在培養液中培養藻類，使之產生毒素，再將 含有毒素的藻類餵飼給海洋生物（zooplanton ） 。研究人員 就會詳細的觀察及檢驗生物們的生理反應，如生長、生 殖、新陳代謝速度等。

第二步是每月在不同的地點收集胎貝， 量度當中毒素 的濃度，之後，就能繪製出一有關全香港的受污染胎貝的 地圖（ Toxin Mapping 〕了。

第三步是在完成以上兩項研究以後，抽取出對監察、 標定、或發展藥物的有關毒素，再生產這種毒素。這絕對 是一潛在的龐大市揚。

到目前為止，我們還沒有有效的方法可防止紅潮的 出現，也沒有方法可制止毒素隨之出現的現象。我們所 能做的，只是在有紅潮出現的時候，把黏土撒在海面 上， 使之黏著海面上大量的藻。因黏土非常重，藻就會 跟隨著沉到海底，而所產生的毒素就不會浮在水面上讓 其他海中生物吃到。但這個方法只是治標，因沉到海底 的藻未必因此死掉。

海洋生物內的污染物之 累積及其可用性 生物系

香港是一 個工業發達的 城市，工業所 造成的污染也 因此十分嚴 重。正由於這樣，香港許多研究亦針對這個課題或相閥的 項目。而我們的生物系教授D「WANG Wenxiong 尤其對 海洋生物怎樣吸取金屬污染物的過程有興趣。作為生物系 的教授，研究的重點自然放在海洋生物對金屬污染物的 trophic transfer這課題了。

主要的金屬污染物︱ 關於污染物的種類，可說非常之多，如鋪︱ ( cadmium, Cd l ，錯〔chromium, C 「）．錚（ zinc, ︱ Zn 〕及汞﹝ mercury, Hg ）等。以我們所熟悉的水銀 ﹛汞〕為例，它是來自我們日常使用的電池。由於水銀會︱

污染人們喜愛食用的魚類，因此對人類的影響尤其大。在 開探煤礦的過程中，空氣中的細菌會把所用到的汞甲基化 { m ethylate l ，使之轉化為甲基化汞﹝ C H3Hg, methylated mercu 「y ）。若這種化合物在海底沉積或被魚 類位掉，那這種化合物的濃度就會透過食物鏈﹝ food ch a in 〕繼續在t 「o phic levels 中增加 [ biomanification l ，到最後受害的還是人類自己。所以 這是一全球性的問題。

以上所舉的只是眾污染的其中一例，而這項研究的主要重 點還是放在生物對鋪、錯及辭的trophic transfer 上。

要監察水中生物對金屬污染物的trophic transf前，主 要有兩種方法：一是透過化學分析，但這種技術的敏感度 並不寓。二是用生物學的方法。如胎貝類可每小時能抽水 仁公升，過程中牠亦會吸入水中大量的污染物，故此只要 我們量度到胎貝類體內污染物的濃度，再與環境的污染物

濃度比較，就能藉以了解到生物吸取污染物的機制3 。有 些時候環境的污染物濃度可能不富，但當中的胎貝生物的 污染物濃度卻可能高得多，於是我們就可以說有其他的因 素影響。這益發顯得生物學的方法重要。

浮游動物體內之金屬濃度＝吸取金屬的速度／生長速度

而水中污染金屬的生物可用性亦可由此得知。生物可 用性c bioavailable 〕指的是在每100 單位的污染物 中，有多少是可被生物吸取。

其實這個計劃早在美國﹝ National Status and T「ends Program. 1986 ﹞實行，香港在八十年代才有這個計劃， 但礙股資金不足，香港的計劃在九十年代的時候就終止 了。

吸取污染物的機制

其實海洋生物吸取污染物的機制有很多，可以是化學 性過程r chemical process 〕，如海洋生物體內及外界的 污染物濃度不同，污染物就有可能透過滲透作用 [ osmosis l 進入生物體內。另一種機制就是生物性的 [ biological p「ocess 〕’與生物的大小、牠所吃的食物、 環境等因素有關。

富營養化〔eut「ophication 〕是一個在已發展及發展 中國家都很常見的現象。由於污水在未經完全處理就直接 排出海壩，內襄所舍的的養份自然十分之言，當浮游植物 吸取養份和氧氣大量生長的時候，水中的氧氣自然減少， 而且浮游植物死掉以後亦需要氧氣分解，故此，海中貧氧

﹝ Hypoxia 〕的情況很嚴重。就以香港的維多利亞港為 例，含氧量只有50%- 60%左右。貧氧之所以出現，是因 為當浮游植物生長的時候故之然需要大量氧份，它們死掉 以後亦需要大量氧氣來分解。

污水中的營養物 藻類大量迅速生長 藻類的死亡 〔由於自然死、被吃掉或養份的耗盡〕

大量氧份 藻類被分解 貧氧現象

Dr. Wang 的研究是第一個顯示海洋營養化〔coasta l eut「ophication 〕可以很大程度的影響海洋藻類吸取金屬 物，而且，更有證據顯示海洋營養化不單帶來貧氧的問 題，還會令生物體內的污染物不斷累積。 在藻類或其他浮游植物大量生長的時候，水中的金屬 濃度亦大大增加，於是海洋動物體內的金屬濃度亦隨之增 加。雖然現在還不大清起它們之間相互的關係，但這研究 結果卻是這個項目上的一大突破。 研究的用處 于 浮游植物 浮游動物 排泄

這項研究對政府的監察及控制水質團體怎樣設定水質 的標準起很大的作用，因以往的研究只考慮到浮游生物在 金屬污染物處於水的狀態的時候怎樣吸取，卻忽略3 生物 之間的t「ophic t「ansfe 「。

連全港最高 建築物也有它的份兒

土木工程系

每幢大廈 的誕生，都標 誌著一群人努 力得來的成 果。當中結構 工程師擔起了 非常重要的角 色，他們負責 設計和分析樓 宇的結構，使 高樓大廈能抵擋強風吹襲。電腦的發達，令結構分析的工 作變得更加容易。可是坊間的結構設計軟件並不完善，建 築上未能符合成本效益。陳俊文博士於是著手去發展一套 可用的權宇窒間更多。

結構設計的流程 現代的結構工程師要設計一幢高樓大廈，先要在電腦 上建立整幢大廈的模型，然後進行結構分析，計算樓宇所 需要承受的力（主要包括重力，風力和地震力）並估計其

反應，例如看看會有多少位移。而對於一幢高過於30-40 厲的樓宇，風力更是設計的關鍵，否則大廈高層內的人可 能會有「暈船浪」的感覺，更嚴重的話，樓宇甚至會有倒 燭的危險。經過初步分析後，工程師便需要優化結構，再 分析，直至得到一個既合乎建築條例，建築費又廉宜的結 構為止。

結構優化（ Structural Design Optimisation )

古代神農氏嘗百草，現代的結構工程師也要嘗試不同 的方法去優化結構，目的是使建築物臨經濟安全又能提供 最多的可用空間。

現在，電腦已可以做 得很準確，可是優化結構 的工作，則只可以憑工程 師的經驗，「Trial-ande 「「O「」的方法來嘗試。陳 博士設計這個軟件便是針

除了確保樓宇的安全之外，建築成本和可用的空間 都是優化上要考慮的問題。陳博士解釋：「高樓大廈就 像一個直立的織市，建造費高昂。所以我們要以最少的 資源、最少的材料、最便宜的方法去建築。當然，建出 蕪的大廈亦要安全、可靠、耐用。」可是，要安全和空 習貫大？咱本自然會增加？因此必須有所取捨。這個軟 件能客觀地考慮不周的因素，自動提供建議。從此以 後， 工程師便不用再花時間去嘗試各種的設計方案，軟 件會有系統地辦妄。

軟件的構造 這個軟件是由兩種語言寫成： Visual Fortran和C++ Fortran是工程界內常用的語言，而且過往己利用Fort「an 發展了很多有用的程式，因此不用再費時開發一些已有 的元件，直接套用在主程式上便行﹒ C ＋＋則用來建立用 戶介面，令使用者可以在一個圖像化的環境下操作﹒ 這軟件會捕捉分析軟件得出來的結果，經過僵化程序後會 再交給分析軟件，直至得出一個最佳的結構為止。

建築上乃首次 錯香港站上蓋將會建有 結構優化這概念早在十年前已經開始萌芽。 泛地應用在建造飛機大炮，但大規模地應用在樓宇建築上 卻很少。陳博士謂這一類科技發展得最出色的可算是北 美。即使北美有應用優化這慨念，但仍然很片面，故此， 相信陳博士的設計是首次全面地應用了這個概念，還有，

這軟件更獲美國工程師學會嘉許呢！

戰績彪炳

陳博士謂目前軟件還在開發的階段。雖然現在市揚上 還未能找到這軟件，但在多個香港的建築計劃中也有它的 份兒，或許大家也踏足 過這些地方。近期建成 的（Hilton Center）就是應 用3 這套軟件的一個好 例子了。外表看似平平 無奇，但它卻是少數同 時運用了兩種結構材料 （鋼錯和鋼筋混凝土）建 成的大廈。另外，在機

一幢全港最高，世界第五高的建築物，它就是NorthEast Tower 。建成後會有90 層， 420米高。由於它非常高，風 力對其影響異常嚴重，而且結構總共由幾千條組件組成， 若果工程師只用Trail-and-er「O「的方法來嘗試，工序將會 非常費時。此時，這個軟件便大派用揚。結果，就是利用 了這套軟件，現在得出來的優化設計比原來的設計節省了 數億元！除此之外，這軟件己應用在公屋興建，大大降低 了建築成本。 後記 現在已廣陳博士希望這種技術不單應用在香港，還能夠輸出 到海外﹒他還補充了一句：「外界常常評擊科大研究不 實用，只用在Research Publications 當然我們也需 要發表論文，歸根究底，我們很多的研究都很實用 吧！」

香港科技大學化學系 香港科技大學生物系 香港科技大學數學系 香港科技大學物理系 香港科技大學生物化學系 香港科技大學機械工程系 香港科技大學土木工程系 香港科技大學計算機科學系 香港科技大學電機及電子工程系 香港科技大學資訊及系統管理系 （排名不分先後）

振翅無限