【InfoMat人物专访】新加坡国立大学李正国教授：与时俱进，聚焦物联网监测器件
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2021年6月30日，科睿唯安(Clarivate)正式发布2021年科技期刊引证报告(Journal Citation Reports)，InfoMat获得首个影响因子--25.405！
个人简介
李正国，新加坡国立大学电子与计算机工程系副教授，格罗方德首席教授。新泽西州罗格斯大学工业工程硕士。1996年东京大学精密仪器博士学位。1996年任日本产业技术综合研究所微机电及封装实验室研究员。2005年至2009年任新加坡微电子研究所高级研究科学家。2005年获聘新加坡国立大学电气与计算机工程系助理教授。2013年起获聘新加坡国立大学电气与计算机工程系副教授。2015年任新加坡国立大学智能传感和微机电系统中心主任。研究领域涵盖微机电系统传感器、光学器件、可穿戴传感器、基于物联网和人工智能的智能传感系统。目前已在国际学术期刊发表SCI论文400余篇，被引用超过19000次，H-index为73，获邀讲座报告超过70次。其中通讯作者在权威学术期刊（影响因子>14）包括Nat. Photonics, Adv. Mater., Adv, Energy Mat., InfoMat, Nat. Commun., Sci. Adv., ACS Nano, Adv. Sci., Appl. Phys. Rev., Nano Energy等发表论文100余篇。作为大会主席主持了大型国际会议IEEE OMN 2016, NEMS 2018等，担任Nature，Science, Joule, Nature Electron., Nat. Photonics等期刊审稿人，担任国际期刊International J Optomechatronics, IEEE Transaction on Nanotechnology, Bioelectronic Medicine, Journal of Optical Microsystems, Internet of Things, CHIP, Journal of Micromechanics and Microengineering, IEEE Journal of Microelectomechanical Systems (JMEMS)等期刊主编或编委。
主页：
https://www.ece.nus.edu.sg/stfpage/elelc/home.html
研究工作
您能否简要介绍课题组的工作？
本课题组附属于新国大电子与计算机工程系旗下的智能传感与微机电系统（MEMS）中心。团队以面向新一代的人工智能物联网（AIOT）趋势下的各种智能传感技术为研究核心，开发出多种技术主轴的智能传感平台， 包括但不限于自供电可穿戴电子平台，纳米光子学平台，等离子体纳米天线平台，二维材料光电子平台，MEMS传感器和驱动器等。并广泛应用于智慧家庭、人机交互、数字孪生体、虚拟/增强现实、人工智能、健康监测、光电传感、神经网络计算等多种应用场景。目前已有多篇论文发表在Science与Nature子刊。
能否请您谈谈您科研事业中对未来最具前瞻性和规划性的一步是什么？
我们团队对未来最具前瞻性和规划性的一步是开展前沿功能材料的研发及推动其在AIoT中的创新性整合。纵观近二十年信息及材料领域的发展，核心材料的创新突破对信息与通信技术进步的推动是有目共睹的。因此，通过开发新制程、制备新材料来推进前沿功能材料的研发是我们未来规划的重要一环。另一重要环节是将这些新材料和新器件进行智慧型系统整合以融入AIoT，实现万物互联。该环节的重点是将感测技术所获得的现实实体环境的多维度信息低功耗、高速地传输给元宇宙的虚拟环境，并将虚拟环境中的交互事件通过多种反馈单元传递给用户，高效沟通现实世界与元宇宙。
与时俱进，聚焦物联网监测器件
您认为在未来五年内物联网监测器件方面的主要研究热点会是什么？您的团队有哪些关于该方向的计划呢？
物联网的快速发展不仅对监测器件的需求量大幅度增加，同时也对监测器件的性能提出了新需求。首先，监测器件的微型化和芯片上集成会是其重要的发展趋势之一，以此来大幅度降低器件的成本和能耗。而为了解决给器件定期充电或频繁更换电池所带来的巨大经济成本问题，发展低功耗器件或者结合能量采集器构建自供能监测系统，也会是物联网监测器件研究的重点方向。此外，5G高速通讯时代的到来，为物联网监测节点的智能化发展提供了有利条件，监测节点可以将测试数据实时通过无线的方式上传云端，由云端对数据做机器学习判读并给出相应的操作指令，也可以由监测节点自行承担部分的运算功能。
针对上述物联网监测器件未来的发展方向和研究热点，我们团队将在原有微纳电子器件的研究基础上，着力发展智能化、微型化以及融合化的监测器件，深入新型能量采集器的研究来实现监测系统的自供能，并引入人工智能来构建人工智能物联网（AIoT）监测系统。同时希望借由中新两国的深入合作，为在接下来以智能化产业和科技为主轴的中国“十四五”规划贡献力量。
可应用于物联网的柔性电子发展与我们的生活息息相关。您认为这些器件的发展将会如何影响我们的生活呢？科研工作者应该从哪几个方面着手实现其实际应用价值以及产业化发展呢？
目前，柔性电子进入了快速发展的阶段，并且被广泛地应用于物联网、可穿戴电子器件等，极大地改变了我们的生活方式。比如OLED技术已经实现产业化，逐渐成为智能手机显示的主流技术，使得新一代折叠屏手机成为可能。此外，由于材料和加工技术的创新，各种大面积的柔性电子器件也正被大力发展，比如覆盖全身的柔性电子织物，电子床垫，智能地毯等。覆盖全身的电子织物、电子皮肤等，可以实时连续地提取人体运动以及生理状态的全方位信息，为运动监测、生理信号分析、医疗诊断等应用提供大数据支持。同时，电子床垫和智能地毯阵列的开发使得在居家环境和不使用可穿戴器件的情形下的监测成为可能。这些电子器件可以监测用户在睡眠时的位置、姿势、呼吸、心跳，以及居家时的位置、运动状态、步态分析等，为实现更加安全舒适的智慧家庭迈出了关键的一步。
InfoMat与科研工作
您的团队在InfoMat上发表了一篇题为‘Progress in wearable electronics/photonics—Moving toward the era of artificial intelligence and internet of things’的综述性文章。请问您的灵感来源是什么呢？请问您选择这个主题的初衷是什么？您认为这篇综述可以给相关领域的研究人员予以什么启发呢？
这篇综述文章的灵感来源于柔性电子、光子器件的快速发展，以及它们能给我们生活带了极大的便利和前所未有的功能，比如各种多模态的物理生理信号监测、智能控制、VR/AR交互等。虽然在目前阶段，柔性电子器件和柔性光子器件正在经历着各自独立的发展阶段，但是它们的优势和应用场景可以形成很好地互补。同时，人工智能的发展使传感器变得更加智能和拟人化，可以通过机器学习的分析方法进行物体辨认、身份识别、状态预测等，因此在将来智能柔性光电器件和系统将会是一个重要的发展方向。很多目前进行中的技术都可以应用在医疗检测或者与智慧家庭等结合。随着传感器能耗的降低以及能量采集技术和无线自供电技术的发展，将会有越来越多的可自维持的传感器节点应用于各种场景。再结合5G通信技术，这些传感器节点将成为未来人工智能物联网平台的核心器件，广泛地应用于24小时不间断的身体健康监测、安全监控、以及人机交互等。
您的团队在InfoMat上发表了一篇题为‘Subwavelength on-chip light focusing with bigradient all-dielectric metamaterials for dense photonic integration’的原创性文章。请问您的灵感来源是什么呢？从简单的想法到最终实现，最大的困难是什么？
这个工作是以实际应用中的问题为导向的。我们都知道随着摩尔定律的发展，用于集成电路的晶体管尺寸需要越来越小。与此对应的纳米制程的难度也越来越大。在这种情况下，光子集成电路可以作为一个很好的替代品，并且已经成功用于通信，传感，神经网络运算等领域。与此同时，想要让光子芯片实现更好的性能，更密集集成也是必不可少的。但是，光子芯片中光的传播是要符合全反射条件限制的，在几何尺度上的弯折缩放等操作都有很大的限制。因此，我们想到用超材料对光的波导调控的方法来弥补边界条件的限制，从而可以更有效的让光按照我们想要的方式传播并且所需要的器件尺寸可以大大减小。当然，我们也并非是第一个把超材料概念引入光子芯片的课题组。我们在前人工作的基础上，针对光子集成中的实际问题，把影响传输相位的两个物理量——传播距离和折射率分别进行独立调控，从而把性能做到极致。
这个工作的成功离不开我们实验室一批又一批研究人员和学生最近几年的持续努力。过去五年来，我们一步一个脚印地建立起自己的纳米制备流程和搭建中红外光子测试平台。在不断摸索中我们也积累了许许多多的经验和教训，这些往往都是在文章中看不见的工作和付出。没有这些年来的艰苦摸索，我们也无法快速的把想法变成现实。
InfoMat在2021年6月份收到了首个影响因子25.405，摘得国产材料期刊影响因子排名第一的桂冠。您可以评价下期刊的表现吗？您认为像InfoMat这样的期刊存在的主要理由是什么？
首先，由衷祝贺InfoMat能有如此优异的表现。InfoMat的成功也标志着国产期刊的质量和水平在国际学术圈越来越得到关注和认可。最近几十年来，中国的科研实力飞速提升，科研成果无论是数量还是质量都在世界上处于领先地位。然而，过去学术圈的顶级期刊都是以欧美国家主办的为主，这与目前的趋势是不匹配的。由此看来，以InfoMat为代表的国产期刊成为各个领域的顶级期刊将是大势所趋。我们也衷心的希望InfoMat能够越办越好，在推动材料和信息科学的发展上起到更加重要的作用。
人才培养：淡定心态与活跃思维
对于进入课题组的研究生和博士生，您是如何培养他们的科研能力的呢？请您送一句话给已经踏上科研征途的他们。
我主要培养我课题组研究生和博士生两种能力：脚踏实地的潜心钻研能力以及跨学科跨专业的思维模式和信息收集分析处理能力。脚踏实地的潜心钻研能力的培养主要通过以身作则和言传身教指导学生的方式进行培养。我常告诫我的学生们不要浮躁，要多练习、多实操与常交流。跨学科跨专业的能力则要求多读文献，关注世界科技前沿，多与不同背景的人员讨论和思维碰撞，以获得有效的跨学科解决方案。对于已经踏上科研征途的同学们，我想送给他们的一句话是：脚踏实地勤钻研，突破思维局限多沟通，未来可期。
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