SINGAPURA – Media OutReach Newswire – Bayangkan teknologi pengindraan 3D yang begitu ringan, ringkas, dan berperforma tinggi hingga mampu membawa kita menjelajahi planet di luar Mars. Inilah visi di balik peluncuran kelompok riset baru oleh Singapore-MIT Alliance for Research and Technology (SMART), lembaga riset dari Massachusetts Institute of Technology (MIT) di Singapura.

Kelompok riset baru ini, bernama Wafer-scale Integrated Sensing Devices based on Optoelectronic Metasurfaces (WISDOM), dipimpin bersama oleh para profesor dari MIT dan Nanyang Technological University, Singapore (NTU). Tujuan mereka: mengembangkan teknologi pengindraan 3D generasi berikutnya untuk aplikasi lintas industri — mulai dari otomotif, elektronik konsumen, dirgantara, hingga kesehatan.

Pengindraan tiga dimensi (3D) adalah elemen penting dalam berbagai teknologi modern seperti kendaraan otonom, robotika, augmented reality, dan diagnostik medis. Namun, sistem yang ada saat ini masih jauh dari kemampuan persepsi manusia—seringkali tidak kontekstual dan rentan terhadap kesalahan pengambilan keputusan.

Selain itu, sistem optik konvensional cenderung besar, mahal, dan sulit diproduksi massal karena bergantung pada komponen kompleks dan perakitan manual. Di sinilah metasurface optoelektronik ultra-tipis hadir sebagai solusi potensial, tetapi selama ini masih sulit diadopsi secara luas karena kendala integrasi teknologi dan skala manufaktur.

WISDOM berupaya mengatasi hambatan tersebut dengan mengembangkan perangkat pengindraan ringkas dan berkinerja tinggi, yang dapat diproduksi menggunakan proses semikonduktor standar (CMOS), membuka jalan bagi adopsi massal.

SMART WISDOM akan dipimpin oleh Co-Lead Principal Investigator Prof Juejun Hu, Profesor Ilmu Pengetahuan dan Teknik Material di MIT, dan Prof Tan Chuan-Seng, Profesor Teknik Elektronik di School of Electrical and Electronic Engineering di NTU Singapura.

“Yang membuat saya sangat bersemangat tentang WISDOM adalah bahwa kami menggabungkan bagian-bagian yang belum pernah digabungkan sebelumnya – untuk memberi manfaat bagi banyak industri dan kasus penggunaan. Sebagai contoh, bayangkan bagaimana sistem LiDAR yang sangat ringan dan kuat dapat membuat perjalanan ke planet-planet di luar Mars menjadi kenyataan. Ini seperti memiliki cara pandang baru untuk eksplorasi, dan membuat sesuatu yang tampaknya mustahil menjadi mungkin,” kata Prof Juejun Hu, Co-Lead Principal Investigator, WISDOM.

Menggabungkan keahlian dari lima institusi terkemuka

SMART menyatukan para peneliti terbaik dari institusi terkemuka di Amerika Serikat dan Singapura, termasuk MIT, NTU Singapura, Universitas Nasional Singapura (NUS), Universitas Stanford, dan Universitas Illinois Urbana-Champaign (UIUC), untuk mendefinisikan ulang bagaimana metasurface optik didesain, diintegrasikan, dan diproduksi.

Upaya multi-juta dolar selama beberapa tahun ini, yang didukung oleh National Research Foundation (NRF) Singapura di bawah program Campus for Research Excellence and Technological Enterprise (CREATE), menyatukan para ahli terkemuka di berbagai disiplin ilmu di bidang fotonik, ilmu material, dan teknik semikonduktor untuk memposisikan Singapura sebagai yang terdepan di dunia dalam hal inovasi global di bidang teknologi penginderaan dan manufaktur tingkat lanjut.

Pendekatan pertama di dunia untuk merintis penginderaan 3D dan aplikasi generasi berikutnya

WISDOM akan memanfaatkan integrasi skala wafer dengan menggunakan proses silikon komplementer metal-oksida-semikonduktor (CMOS) standar untuk merevolusi bagaimana sistem meta-optik diproduksi. Ini adalah pertama kalinya sebuah program disatukan untuk mempelajari kombinasi dari tiga elemen terpisah ini: metasurface optik, perangkat optoelektronik dengan fokus pada dioda pemancar cahaya (LED) dan susunan laser pemancar permukaan vertikal (VCSEL); dan elektronik CMOS silikon.

Inti dari penelitian perintis WISDOM adalah pendekatan pertama di dunia yang mengintegrasikan tiga elemen ke dalam platform skala wafer. Integrasi tiga elemen ini berupaya membuka fungsi yang sama sekali baru dalam teknologi metasurface optik, memungkinkan sistem penginderaan generasi mendatang dengan iluminasi dan deteksi multi-modal, tampilan canggih dengan komunikasi berkecepatan tinggi bawaan, dan perangkat biomedis dengan sumber cahaya serbaguna untuk diagnostik dan terapi.

Tugas WISDOM untuk menjembatani teknologi yang saling melengkapi ini akan memelopori batas baru dalam optoelektronika terintegrasi, menciptakan solusi yang sebelumnya tidak dapat dicapai dengan pendekatan konvensional.

“Peluncuran WISDOM menandai babak baru yang menarik dalam warisan panjang SMART dan MIT di Singapura – menyatukan para peneliti terbaik di bidangnya dari Amerika Serikat, Singapura, dan kawasan ini untuk melakukan penelitian interdisipliner dan berkolaborasi guna mendorong penelitian dan inovasi kelas dunia yang memiliki dampak komersial dan sosial bagi Singapura dan sekitarnya. Penelitian yang merupakan yang pertama kali dilakukan ini akan merintis terobosan baru untuk sistem penginderaan generasi mendatang, yang memungkinkan solusi transformatif di berbagai industri seperti otomotif, perawatan kesehatan, kedirgantaraan, dan elektronik konsumen,” ujar Bruce Tidor, Chief Executive Officer dan Direktur Sementara, SMART.

Proyek perdana WISDOM bertujuan untuk mengembangkan prototipe LiDAR berkinerja tinggi dan berkemampuan metasurface, yang menjawab tantangan utama dalam hal skalabilitas, integrasi, dan kinerja. Dengan menggabungkan optik metasurface, perangkat optoelektronik, dan elektronik CMOS pada satu substrat silikon, WISDOM berusaha untuk mendefinisikan ulang kemampuan sistem LiDAR. Inovasi ini menjanjikan untuk meningkatkan akurasi deteksi, memperluas jangkauan dan bidang pandang, serta mengurangi artefak gerakan, dengan implikasi transformatif untuk industri seperti otomotif, perawatan kesehatan, robotika, dan kendaraan udara tak berawak (UAV). Selain meningkatkan keamanan pada kendaraan otonom dan navigasi pada drone, teknologi ini juga membuka pintu bagi aplikasi revolusioner seperti tampilan 3D tanpa kacamata dan komunikasi optik berkecepatan tinggi, yang menjadi dasar bagi teknologi yang lebih cerdas dan efisien yang akan membentuk masa depan.

“WISDOM mewakili pergeseran paradigma tentang bagaimana sistem meta-optik diintegrasikan – dari perakitan diskrit hingga pengemasan skala wafer. Bahkan pada tahap penelitian, kami memiliki tujuan yang jelas untuk membawa inovasi kami ke pasar dan berdampak pada masyarakat – memungkinkan teknologi penginderaan transformatif untuk aplikasi pasar massal. WISDOM dirancang untuk merampingkan manufaktur dengan menghilangkan perakitan die-to-die yang mahal dan rumit, yang secara signifikan meningkatkan hasil produksi,” kata Prof Hu Juejun dari MIT.

“Dengan menggabungkan keahlian NTU selama dua dekade dalam bidang teknik elektronik dan pengemasan wafer dengan kekuatan MIT dalam sistem optik, kami bertujuan untuk menciptakan platform baru untuk pembuatan metasurface optik berskala besar menggunakan proses CMOS berstandar industri. NTU dikenal karena menerjemahkan penelitian fundamental ke dalam teknologi dunia nyata, dan kolaborasi ini dibangun di atas kekuatan tersebut. Berada di peringkat teratas di dunia untuk jurusan Teknik Elektro dan Elektronik1, kami berada di posisi yang tepat untuk menghadirkan inovasi yang dapat diskalakan dan layak secara komersial, serta melatih generasi insinyur berikutnya untuk memimpin di berbagai bidang seperti Augmented Reality, robotika, dan teknologi konsumen,” ujar Prof Tan Chuan-Seng dari NTU.

Sebagai perusahaan riset MIT di Singapura, SMART berdedikasi untuk mendorong inovasi yang mendukung industri masa depan dan mengubah lanskap teknologi global. WISDOM menambah komitmen berkelanjutan SMART untuk memajukan penelitian mutakhir dan translasional di berbagai bidang seperti kecerdasan buatan, pertanian, resistensi antimikroba, terapi sel, dan banyak lagi. Selain memajukan pemahaman ilmiah, pekerjaan IRG diharapkan dapat berkontribusi pada pengembangan kekayaan intelektual, lisensi teknologi, dan penciptaan spin-off penelitian Singapura dan perusahaan rintisan di industri terkait.