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港大聯手加州大學破解極光「太空電池」能量來源之謎

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港大聯手加州大學破解極光「太空電池」能量來源之謎
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港大聯手加州大學破解極光「太空電池」能量來源之謎

2026年01月28日 13:16 最後更新:15:08

香港大學地球與行星科學系與加州大學洛杉磯分校(University of California, Los Angeles, UCLA)大氣與海洋科學系共同領導的一項最新研究,成功解開了關於極光形成機制的關鍵謎題。研究團隊發現,為地球極光區的「太空電池」提供能量、進而產生絢麗極光的幕後推手,正是沿磁力線傳播的「阿爾文波」(Alfvén Waves)。這項突破性發現已發表於國際學術期刊《自然・通訊》(Nature Communications)

地球與木星極光加速過程的比較示意圖。以上顯示了地球及木星的電子能譜數據(分別來自DMSP F19 衛星及朱諾號 Juno 探測器)。地球與木星的電子能譜均呈現相似的「倒 V 型」結構,顯示極光上方存在穩定電位降,反映一套跨行星通用的加速機制,並說明行星極光研究如何有助理解地球的高分辨率觀測數據。圖片來源:香港大學-田盛/堯中華。

地球與木星極光加速過程的比較示意圖。以上顯示了地球及木星的電子能譜數據(分別來自DMSP F19 衛星及朱諾號 Juno 探測器)。地球與木星的電子能譜均呈現相似的「倒 V 型」結構,顯示極光上方存在穩定電位降,反映一套跨行星通用的加速機制,並說明行星極光研究如何有助理解地球的高分辨率觀測數據。圖片來源:香港大學-田盛/堯中華。

破解「太空電池」的充電機制

當帶電粒子受電場加速並撞擊地球大氣層時,便會形成閃爍的極光弧。儘管科學界早已掌握這一基本物理過程,但究竟是甚麼能量源在維持這些電場(即所謂的「太空電池」)、使其不致消散,長久以來一直是個未解之謎。

該研究指出,阿爾文波是一種沿地球磁力線傳播的等離子體波,扮演了「天然加速器」的角色。通過分析帶電粒子在不同空間區域中的運動和能量獲取方式,研究團隊證實,阿爾文波能持續向極光加速區輸送能量,從而維持極光上方電位降(Electric Potential Drops)的穩定,驅使帶電粒子向下衝入大氣層,最終點亮夜空。

為了驗證這一理論,研究團隊分析了來自多個環繞地球運行的衛星觀測數據,包括美國太空總署(NASA)的范艾倫探測器(Van Allen Probes)和THEMIS任務。這些數據證實阿爾文波正是維持這些電場存在的關鍵能量來源。

極光。《愛情怎麼翻譯》劇照/Netflix圖片

極光。《愛情怎麼翻譯》劇照/Netflix圖片

跨越行星科學的通用模型

港大地球與行星科學系堯中華教授表示:「這項發現不僅為地球極光的物理機制提供了明確解答,亦建立了一個通用的物理模型,可應用於太陽系內其他行星,乃至更遙遠的星系。」

堯教授在港大領導一支專注於太空及行星科學的團隊,在行星極光研究領域享有盛譽,尤以木星和土星磁層動力學見長,為本研究提供了關鍵的行星科學視角。

堯教授補充道:「港大團隊長期研究巨行星的極光過程,並成功將相關理論與經驗應用於地球附近的高分辨率數據,從而建立了地球科學與行星探索之間的橋樑。」

跨學科合作的典範

這項研究展現了跨學科國際合作的力量。由田盛博士(Dr Sheng TIAN)領導的UCLA團隊,負責地球極光相關的物理分析和衛星觀測數據解讀,而港大團隊則提供行星空間物理的理論框架與比較視覺。雙方團隊攜手合作,最終揭示了「太空電池」的供能機制。

香港大學(港大)於2026年2月28日在港大張江基地舉行具身智能聯合實驗室戰略合作簽約儀式。港大分別與宇樹科技、諾亦騰機器人、強腦科技三家企業正式簽署合作協議,標誌著四方在具身智能領域產學研深度融合邁出了實質性步伐。

活動開場,宇樹科技Unitree G1人型機械人現場演示,這款搭載先進運動控制演算法的機械人展現出神入化的武術,呈現當前人型機械人全身運動控制的最高水準,為隨後的產學研合作交流奠定了生動的技術基調,也預示著智能計算從理論研究向實際應用轉化的廣闊前景。

共繪智能計算新藍圖

港大計算與數據科學學院總監、人工智能講座教授馬毅教授在致辭時指出,具身智能聯合實驗室的成立旨在將「具身智能與人型機械人」從概念推向長期、系統的落地合作框架,將聚焦下一代白盒神經網絡架構、世界模型等核心方向,面向通用機械人等應用場景開展系統性研究。

馬毅教授強調:「要把螢幕後的智能走出螢幕,走向具身智能,與物理世界完成最後一毫米、一厘米的交流,這才是真正對物理世界產生影響的人工智能。」馬教授進一步指出,學術界的責任,除了培養人才,還有去定義未來,做更有挑戰的事情。他期待通過聯合實驗室建設,在人才培養、科研攻關和開放生態構建等方面協同發力,推動AI從跟跑到並跑,再到領跑的歷史性跨越。不僅要在數位空間持續突破,更要在物理世界開闢新賽道,真正定義未來人工智能與物理智能體的發展方向。

宇樹科技:從「能動」走向「能用」

宇樹科技是全球領先的四足及人形機械人企業,長期專注於高性能機械人本體及運動控制技術,堅持電機、減速器、控制器等核心部件自研,在具身智能工程化方面積累豐富經驗。活動現場,宇樹科技高級副總裁、上海子公司負責人李斌杰,圍繞具身智能與機械人應用作主題發言。他認為,具身智能正從「能動」走向「能用」,真正的競爭在於長期穩定性和完整工程閉環。

李斌杰表示:「希望把機器人生態打造成開放平台,融合高校研究與企業產業化,讓真實數據集和模型落地。」他期待與研究院在全身運控、靈巧操作、腦眼手協同、視覺導航及多步任務視覺語言模型(Vision Language Models, VLMs)自主決策等方向共建聯合實驗室,把港大的前沿演算法與宇樹的真實平台深度結合,並通過學術論壇、賽事和人才交流推動產學研協同創新。

諾亦騰機器人:感知與交互的無限可能

諾亦騰機器人聯合創辦人兼副總裁唐新民致辭時,圍繞具身智能數據生態建設發表主題演講。他明確其公司的核心定位:「不製造機器人,而是讓機器人更智能。數據已成為行業必不可少的基礎燃料,但在數據可對齊性、多模態採集品質控制等方面仍需突破。」

他強調,具身智能下一階段的競爭是生態工程能力的競爭,希望與港大共建可量化的基準(Benchmark),把數據基準和開源沉澱為行業共同資產。基於這一理念,雙方將圍繞三個核心方向深度合作:在真實機器平台上驗證演算法,讓智能來自工程實踐;打通「數據—訓練—評測」功能管線,充分發揮諾亦騰機器人在數據採集方面的技術優勢;共建標準數據集與基準,通過挑戰賽推動技術進步與收斂。

強腦科技:聚焦高自由度靈巧手與腦眼手協同

強腦科技具身智能業務負責人張知閣則重點介紹了面向高自由度(20+)靈巧手的「腦—眼—手」協同方案。她強調,手是智能與物理世界交互的最終執行者,既是大腦意圖的延伸,也是感知環境的入口。若執行末端缺乏靈活性和回饋能力,具身智能就難以真正落地。

張知閣期待依托具身智能聯合實驗室平台,圍繞高自由度靈巧手軟硬體共研、腦眼手數據閉環、任務評測體系構建三條主線開展聯合研究,通過系統在真實任務中的持續迭代推動具身智能落地。

香港大學與宇樹科技、諾亦騰機器人及強腦科技簽署戰略合作協議,成立具身智能聯合實驗室

香港大學與宇樹科技、諾亦騰機器人及強腦科技簽署戰略合作協議,成立具身智能聯合實驗室

上海戰略佈局與合作展望

適逢115周年校慶之際,港大日前正式全面啟動上海戰略佈局,四大戰略基地將成為學術交流、技術創新及產業合作的重要平台,進一步鞏固港大作為全球教育與研究領先者的地位。

港大具身智能聯合實驗室將遵循「優勢互補、協同創新、資源共享、共同發展」的原則,聚焦智能計算與具身智能前沿領域,構建從基礎研究到產業應用的全鏈條轉化機制,推動前沿成果在智能機械人、人機交互、腦機介面等領域落地應用,讓智能計算技術真正惠及社會。

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