新任副院长王幼行教授以工程专业守护大自然

「小时候,我曾经以为自己长大后将会到非洲成为专业动物观察员。」科大新任工学院副院长(本科生教务)王幼行教授说。这位热爱大自然的土力工程学教授至今在大学校园内发现了63种鸟类和多个树木品种,更曾巧遇赤麂。他专注于人工智能在土木及环境工程上的应用,以利智慧城市之可持续发展。

王教授自幼与大自然结缘,年轻时选修土木工程,一方面能满足家人期望,另一方面也符合自己对大自然的兴趣。「作为土木工程学的一个分支,『土力工程学』并非与人造的材料相关,而是探索泥土及岩石等天然材料的力学行为,与地震、山泥倾泻等天然灾害的关联,是研习大地之母的学问。」

王教授在国立台湾大学取得学士及硕士学位后负笈美国,在乔治亚理工学院攻读博士。他的博士研究以泥土内力学波传播时的能源损耗为题,必须在零噪音、无震动的实验室环境中进行多项实验。为此,他整整一个学期于最宁静的凌晨12时至早上6时时段到实验室埋首工作,接着返回宿舍房间梳洗,再于早上8时上课。努力不懈的认真研习为王教授取得卓越成果,获乔治亚理工学院颁发奖励优秀博士生的George F. Sowers奖。

留学美国的经验大大改变了王教授。他说:「我的博士指导老师Prof. Carlos SANTAMARINA突破传统的思维令我大开眼界。他看到医学研究在采用电脑断层扫描(CT scan)后发展一日千里,于是深受启发,开始用电磁波扫描泥土和石块等岩土材料。非破坏性检测技术现已被广泛使用,但在1997年时,对于岩土工程来说,这却是创新的方法。此外,我们也一同研究微观力学和传感科技,这些技术当时都是超越传统的。」

完成博士课程两个月前,王教授先后获科大和新加坡南洋理工大学面试。「我很久以前已经听说过科大的学术佳绩,但面试却表现平平,所以感到十分沮丧。然而,面试翌日,我在大学学术廊偶然碰到圣诗班,他们在高唱《God Will Make a Way》(神要开道路)。优美的歌声令我心情平静下来,我也知道科大是我该留下的地方。」

王教授最近获颁长期服务奖,回望二十年科大日子,当中虽有起有落,但每次他都凭着勇气和力量迎难而上,克服了大大小小的挑战。

他的博士指导老师每隔数年便会改变研究方向,王教授也步其后尘,在科大进行了不同范畴的研究工作,努力解决各种实际的问题。他喜欢采用以学生为本的教学法,招募同学一同制造传感器,用来监察山泥倾泻,参与同学除了来自不同工程学系,也有部份是参加Robocon机械人比赛的学生。这就是「科大宏博延展大数据研究厅」的开始。王教授是该研究厅的主任,这个创客空间专门研究土力工程物联网、深度学习及大数据分析于可持续城市发展中的创新应用。

「土木工程师把传感器安装在山上,承受恶劣的户外环境,所以我们的传感器必须度身订造,有能力抵御不同的自然状况。招募同学后,我们制成了第一代传感器,当然,这代作品是完全没用的!」王教授半开玩笑说。随着团队继续探索,同学也日渐成熟,开始负上主导责任。团队后来获得数轮政府「创新及科技基金」的资助,逐步完善伺服器和硬件功能,以利大数据的储存及人工智能运算所需。

团队又主动向多个政府部门介绍他们的研究工作,并积极了解各部门的问题,最终成功帮助渠务署、土力工程处和香港天文台等,解决了各式各样的问题。

其中一个项目涉及渠务署,署方当时正就搬迁沙田污水处理厂往岩洞计划进行研究。由于搬迁工程可能影响城门河、吐露港和彭福公园一带大小白鹭生态,王教授和团队于是著手研究,以助署方开展环境影响评估。他们设计和设置了传感器和摄影机,用来拍下白鹭影像,并以人工智能辨认。团队透过研究白鹭繁殖行为和孵化期,探索如何在搬迁工程时间表上配合白鹭的生命周期。

为帮助树木管理办事处管理市内树木,团队设计了树木传感器,并使用人工智能进行数据分析。系统可以探测树木有否倾斜,从而紧密监察树木健康。他们并在科大「可持续发展智慧校园」计划内开展了一个名为「Internet of Tree Things」的项目,为大学校园内的树木安装传感器。

研究无强界

王教授说:「研究应该无远弗届。当我把科技应用于解决难题时,我不会限制自己。」其研究所涵盖的多个领域正是这个理念的实证。

王教授的研究团队利用光学雷达(LiDAR)和三维点云装置量度汽车,监测废气排放的污染源,从而帮助监察空气质素。他并钻研人工智能建筑信息模拟(AI-BIM)技术,设计了一套移动测图系统,包括360度全景相机、光学雷达和外部电子装置,全部内置于一个背包内。使用者可以背着这个背包来扫描建筑物,以人工智能找出裂缝所在,再向建筑信息模拟系统提供最新资料。王教授团队获政府创新及科技基金支持,现正研发移动测图系统的升级版,由机械人承载系统,体现人工智能、机械人和人类专家的整合。

「许多人工智能公司以完全取代人类为梦想,但我认为人工智能科技的发展还未到达那个阶段。」随着变数越来越多,已训练的人工智能所能预测的准确度会随之下降,表现也会变差。「当人工智能犯错时,责任由谁来负?这是道德的问题,与其让人工智能取代我们,我们应该善用人工智能作一个工具。」

纪录校园罕有物种

王教授是一位热爱大自然的工程师,非常享受科大的优美校园环境。某天如常晨运散步时,他遇上了以色列国鸟「戴胜」,这个品种极少在香港现身。他于是决定再次肩负「动物观察员」的使命,每天都带着摄像机,先后在校园发现和纪录了63种鸟类。他甚至在宁静的一天于校园碰到赤麂,那是一种会发出像狗吠声音的鹿。他也在校园安装传感器来监察树木健康。为与其他大自然爱好者分享他所拍到的照片,王教授更开设了Instagram专页@hkustbirds(属于科大「可持续发展智慧校园」计划下的另一项目,名为「You Will See a Hoopoe」)和Facebook专页Amazing HKUST Campus plants 。

很多教授都会为学生毕业后受聘于知名大学或研究所而感到自豪。然而,王教授表示:「我当然会为同学和毕业生这些成就高兴。但是,我认为看到他们快乐地生活、享受生命,已是我的最大成就。」谈到近期一部以末日为题的Netflix电影《千万别抬头》(Don't Look Up)时,王教教说:「面对末日来临之际,人们最终会选择做的事情就是与家人共进晚餐,并向上帝祈祷。」他的座右铭来自圣经:「敬畏耶和华是智慧的开端。」

王教授现时为研究生宿舍及赛马会大楼的舍监,也两度获工学院卓越教学嘉许奖,素来被形容为待人以诚、热心教育的良师。2005年,王教授获颁美国材料和试验协会Hogentogler奖,此奖乃是协会辖下的D18土壤及岩石委员会所给予学术文章的最高荣誉。 2013年,他获得母校台大土木工程学系颁发杰出校友奖。当上副院长后,他会与同为副院长的缪伟豪教授共同管理工学院的本科生事务。他认为任内最重要的两项任务,是广纳本地和海外的优秀的学生,及统筹三个新本科课程(可持续能源工程学、生物工程学和决策分析学)的正式认证工作。

面对其他大学的炽热竞争,王教授深信科大的国际排名、交流机会、本科生研究计划本科生主导体验式学习计划、学生为本的创客空间、师友计划和辅导服务将继续吸引优秀学生。其中最富吸引力之一,是新设的「工程学 – 延伸主修人工智能」课程。此课程让学生可以在工程主修专业以外,有系统地修读人工智能相关的科目。

他说:「科大拥有国际化的环境;这里的学术自由确保同学可以为自己的志趣和抱负努力。」其中一个例子,就是由跨学科课程事务处提供的「跨学科自选主修」课程。这是大中华地区唯一一个同类课程,让同学可以按照自己的志向和兴趣,设计专属的跨学科主修。

虽然本地的学生一般较注重日后事业发展,王教授认为更重要是能帮助同学把目光放远一点,提升学习的技能。他指出今天最热门的领域,在数年后也可能不再炙手可热。他这样勉励有志成为工程师的年轻人:「不要为自己的潜能设限,勇敢尝试所有可能性。」

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Sally first learned about aerosols during an undergraduate research project at the School of Engineering, an experience that helped shape her career choice to study air quality.
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