来看看硬核学者们的

“生活实验室”

“驭灵智控”情感陪伴机器人项目原型机。本栏图片均由受访者提供（除注明来源外）

机非共享车道改造实例。来源于广州市规划和自然资源局官网

邱惠和团队研发的个性化智能热舒适引擎在日内瓦国际发明展中获得金奖。

王军团队研发的软质机器人皮肤。

    2026年，香港科技大学（广州）将正式迎来开学4周年。成立以来，这所大学正在用怎样的方式解决我们生活中的难题？

    实验室里，有学者从昆虫身上寻找答案，试图运用仿生学让无人机飞得更久、能源储存得更安全；有人在高分子材料里装上“动态开关”，让材料既能硬如骨架，也能软如皮肤；有人训练机器人学会共情，让它成为老人的陪伴和慰藉；更有学者关注着街头每天都在上演的“四轮”与“两轮”之争，用模型给城市道路寻找更公平的解法。

    这些研究切口不大，却都与日常生活紧密相连，正一点点改变着能源、材料、人工智能和城市出行的未来。

    ●南方日报记者 黄子欣

    向自然取经，破解能源安全难题

    实验室里的灵感，有时来自最意想不到的地方，比如一只悬停在溪流上的蜻蜓，或是一只在泥土中钻来钻去的弹尾虫。香港科技大学（广州）功能枢纽可持续能源与环境学域主任邱惠和研究昆虫飞行已经有数十年。在大湾区这片科技热土上，他正从自然界生物身上寻找技术突破的答案，为低空飞行器的能效与安全装上“仿生引擎”。

    在研究中，他发现蜻蜓翅膀的柔性结构——前沿硬、后缘软，扑动时前后翼还能协同利用空气涡流。这种设计一旦用在无人机螺旋桨上，既能提升能效，又能降低噪声。“目前市面上多数旋翼无人机续航只有三四十分钟，噪声也是低空经济推广的难点。”邱惠和认为，如果能从材料和结构入手，有可能同时解决这两个问题。

    邱惠和的另一个研究灵感来自弹尾虫。这种微小昆虫身上纤毛的特殊结构，能精准调控表面亲疏水性。受此启发，他和团队做出了仅200微米厚的超薄均热板，导热系数远超石墨烯和铜。“在大湾区偏热的气候下，控制热失控是锂电池安全的关键。”他说，超薄均热板的轻便和良好的导热效果可大大提高锂电池的安全性，防止其过热，为飞行器提供更安全的储能方案。

    这些从自然中“偷师”的技术，正从实验室走向产业一线。今年，邱惠和团队研发的个性化智能热舒适引擎在日内瓦国际发明展中获得金奖。该发明能基于代谢感知，自动监测人体所需，并帮助实时调控环境温度。目前这一成果已在和汽车企业洽谈，未来或用于车内智能温控。

    在邱惠和看来，仿生学最终要回答的，是怎么让人的生活更好，同时对自然影响最小。“在大自然里，还有许多东西我们没真正了解清楚。”他认为，不论是飞行器的硬件瓶颈，还是能源的安全储存问题，都需要回到自然中，找到既满足发展需求、又不透支地球的承载能力的解法。港科大（广州）今年在本科招生中新增了“新能源科学与工程”专业，培养推动能源革命、应对未来能源挑战、引领绿色科技发展的新能源领域创新复合型人才。邱惠和期待，这些即将到来的新鲜血液能为能源领域注入一股活水，继续寻找破解难题的下一把钥匙。

    给高分子装“动态开关”，让材料更环保、更温柔

    在香港科技大学（广州）功能枢纽先进材料学域助理教授王军看来，高分子材料的世界就像一座积木城堡——有的积木能拆开重拼，有的却像用胶水黏合，一旦拼接就很难再重新组合。

    传统的高性能材料常常在性能和成本上面临两难，在性能稳定可靠的同时，一旦成型就无法再次加工，用完即弃。聚焦热固性高分子材料循环利用难题，王军研究的动态共价键，恰好在这道难题上找到了一把“钥匙”——这种键平时非常稳定，遇到热、光或酸碱刺激却能“听话”地打开，让材料恢复流动、重新成型。

    王军团队用超临界发泡技术，在高分子材料中引入动态共价键，做出既轻又强韧、还能隔音隔热的泡沫材料。在使用完以后，这类材料还能回收，实现资源的循环利用。“比强度和比刚度最高的泡沫材料之一——PMI（聚甲基丙烯酰亚胺）已经由我们团队实现了全国产化，成本比原先降低50%以上。”王军透露，这一材料用在飞行器或新能源汽车上不仅减重效果明显，也有助于解决续航和耗能问题。目前，这种材料正准备和大湾区的企业合作孵化落地。

    根据应用场景的不同，材料不仅可以搭建机器的骨架，也是可触摸的柔软皮肤。在大众印象中，机器人一旦受伤，似乎就只能等待人类的修复。然而，王军研发出了一种软质硅橡胶材料，运用在机器人皮肤上，可以达到接近“自愈”的效果。这种软质材料同样基于动态共价键，出现裂纹后，用微波轻轻一扫，局部的热场就能让分子键重新连接，伤口自动愈合。团队还尝试在材料中融入离子液体，让它对外界具有感知功能。

    王军表示，未来的人形机器人需要做到“内硬外软”：在坚固轻便的金属骨架外，“长出”能与人类温柔接触的柔软皮肤。这一研发成果在服务老人、家庭陪伴及人机协作等方面大有可为。

    让机器人从“会说话”到“会共情”

    在港科大（广州）的实验室里，一台小型机器人正在尝试做出“高兴”的动作——它正在学习如何用肢体语言表达情绪。

    这是香港科技大学（广州）信息枢纽人工智能学域助理教授钟秉灼正在研究的“驭灵智控”情感陪伴机器人项目。它不仅能对话，还会走、会动、会做手势。“如果它只是一个能发声的盒子，你始终觉得它是机器。”钟秉灼说，“但动作本身也是表达。一旦它会动，你高兴时它跳一下，你情绪低落时它安静地靠过来，这种安慰就比语言更有力。”

    在研发这位“伙伴”的路上，钟秉灼的研发团队首先解决的是稳定性问题——机器人要在复杂的家居环境里走得稳、不摔倒，也不能轻易被碰倒，这依赖机器人对环境的理解和反应能力。更重要的是，它需要根据对方的情绪做出相应反应，做到共情。

    一个机器人，如何才能理解人类的情绪呢？钟秉灼给出的答案是大模型。在他的研发下，机器人能够通过摄像头捕捉面部表情，结合大模型数据和对话语境，判断一个人是高兴还是难过，再调用相应的动作库做出回应。

    之所以选择情感陪伴这个方向，钟秉灼说，某种程度上源于自己的观察。“我们这一代多是独生子女，在繁忙的工作中很难长时间陪伴老人，有时也会担心他们一个人在家。”他设想，如果有一个会走动的机器人，既能在家里转一转、看一看，又能陪老人聊聊天，排解情绪，遇到异常情况还能推送提醒，对子女来说会多一份安心。

    目前这款机器人已经完成原型机研发。钟秉灼并不急于把它做得“全能”，“先让它在技术上能落地，能真正走进家庭，才能收集真实场景的数据，一步步迭代”。在他看来，人机协同的智能时代正在到来，情感陪伴正是让机器人从“工具”走向“伙伴”的一个切口。

    “四轮”和“两轮”，在同一条路上找到平衡

    在城市街头，汽车与电动自行车抢道的场景几乎每天都在上演。道路资源有限，矛盾似乎无解。

    专注交通系统研究的香港科技大学（广州）系统枢纽智能交通学域助理教授孙晓通正从系统层面找到解药。面对城市的交通困境，孙晓通把目光投向了更贴近市民日常的“机非共享车道”。这一思路并不复杂，自去年起在广州已有探索性实践，并取得了初步成效：在部分路段，将原本供机动车以较慢速度通行的最右侧车道，通过物理隔离和标线调整，变成机动车与非机动车共享的路面。这样一来，汽车较慢的速度不至于危及电动自行车、自行车驾驶者的安全，电动自行车车主也不必再占用人行道、快车道等空间。

    “骑电动自行车的人，很多是外卖员、配送员，他们承担了城市服务的‘最后一公里’。”孙晓通认为，在道路的规划和管理上，应当为这些使用者留出空间。共享车道的设定不是让某一方“让步”，而是将有限的道路资源尽可能公平地分配到每个人手中。

    孙晓通正在做的，是用具有普适性的模型来解决具体场景中的局部冲突，通过运筹优化方法，探索更合理的道路空间分配。“哪些道路适合铺设共享车道？哪些路段改造后效果最好？哪些地方存在安全隐患需要规避？”她表示，尽管目前已经有一些不错的实践效果，但其背后的规律还没有被完全看清，这也让很多方案难以在不同场景中直接照搬。希望通过建模与数据分析，在安全、效率与出行舒适之间找到更合适的规划平衡。规划决策者可以根据数据推演不同方案的效果，再进行调整和落地，逐步推动城市道路网络的整体优化，提升所有道路使用者的幸福感。

    下一步，孙晓通团队计划用AI和大数据结合优化运筹算法，提升方法论，并考虑用视觉语言模型技术生成改造后的街景，让市民直观感受共享车道该怎么走。她说：“一个看似无解的困局，可以通过科学研究缓解，这是我们作为科研工作者进行研究的意义。”道路资源分配涉及公平、效率与人的感受，孙晓通正在用科学的方式找到那个让最多人满意的平衡点。

    从自然界的小小昆虫，到城市里的一条车道，四位学者研究的领域各不相同，却有着相似的底色：面向真实的问题，寻找落地的解法。在港科大（广州）这所年轻的大学里，这样的探索仍在继续——他们相信，技术的最终目的，是让人的生活更美好一点。