Μια ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον Αναπληρωτή Καθηγητή Τακάσι Ικούνο από το Πανεπιστήμιο Επιστημών του Τόκιο δημιούργησε μια τεχνητή σύναψη που θα μπορούσε να φέρει επανάσταση στον τρόπο με τον οποίο οι μηχανές αντιλαμβάνονται τον κόσμο. Η καινοτομία τους, που δημοσιεύτηκε στο Scientific Reports στις 12 Μαΐου 2025, μιμείται την ανθρώπινη αντίληψη των χρωμάτων εξαλείφοντας παράλληλα την ανάγκη για εξωτερικές πηγές ενέργειας.
Σε αντίθεση με τα συμβατικά συστήματα μηχανικής όρασης που καταγράφουν και επεξεργάζονται κάθε λεπτομέρεια, απαιτώντας μεγάλη κατανάλωση ενέργειας και υπολογιστικών πόρων, η νέα αυτή συσκευή λειτουργεί περισσότερο όπως το ανθρώπινο μάτι. Ενσωματώνοντας δύο διαφορετικά φωτοβολταϊκά κύτταρα ευαισθητοποιημένα με χρωστικές, τα οποία ανταποκρίνονται διαφορετικά σε διάφορα μήκη κύματος φωτός, η τεχνητή σύναψη παράγει τη δική της ηλεκτρική ενέργεια μέσω μετατροπής ηλιακής ενέργειας ενώ διακρίνει τα χρώματα με αξιοσημείωτη ακρίβεια.
Το σύστημα μπορεί να ανιχνεύσει διαφορές χρώματος με ανάλυση 10 νανομέτρων σε όλο το ορατό φάσμα—προσεγγίζοντας τις δυνατότητες της ανθρώπινης όρασης. Παρουσιάζει επίσης διπολικές αποκρίσεις, παράγοντας θετική τάση υπό μπλε φως και αρνητική υπό κόκκινο φως, επιτρέποντάς του να εκτελεί σύνθετες λογικές λειτουργίες που συνήθως απαιτούν πολλαπλές συμβατικές συσκευές.
Για να αποδείξουν τις πρακτικές εφαρμογές, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν τη συσκευή τους σε ένα φυσικό πλαίσιο υπολογιστικής δεξαμενής (reservoir computing) για να αναγνωρίσουν διαφορετικές ανθρώπινες κινήσεις που καταγράφηκαν σε κόκκινο, πράσινο και μπλε. Το σύστημα πέτυχε εντυπωσιακή ακρίβεια 82% στην ταξινόμηση 18 διαφορετικών συνδυασμών χρωμάτων και κινήσεων χρησιμοποιώντας μόνο μία συσκευή, αντί για τα πολλαπλά φωτοδιόδια που απαιτούνται στα συμβατικά συστήματα.
Οι επιπτώσεις αυτής της έρευνας εκτείνονται σε πολλούς κλάδους. Στα αυτόνομα οχήματα, τέτοιες συσκευές θα μπορούσαν να επιτρέψουν πιο αποδοτική αναγνώριση φαναριών, πινακίδων και εμποδίων. Στην υγειονομική περίθαλψη, θα μπορούσαν να τροφοδοτήσουν φορετές συσκευές που παρακολουθούν ζωτικά σημεία με ελάχιστη κατανάλωση μπαταρίας. Για τα καταναλωτικά ηλεκτρονικά, αυτή η τεχνολογία θα μπορούσε να οδηγήσει σε smartphones και συσκευές επαυξημένης/εικονικής πραγματικότητας με θεαματικά βελτιωμένη διάρκεια μπαταρίας διατηρώντας παράλληλα προηγμένες δυνατότητες οπτικής αναγνώρισης.
"Πιστεύουμε ότι αυτή η τεχνολογία θα συμβάλει στην υλοποίηση συστημάτων μηχανικής όρασης χαμηλής κατανάλωσης με δυνατότητες διάκρισης χρωμάτων παρόμοιες με αυτές του ανθρώπινου ματιού", δήλωσε ο Δρ. Ικούνο. Αυτή η ανακάλυψη αποτελεί ένα σημαντικό βήμα προς την κατεύθυνση της αποδοτικής μηχανικής όρασης σε συσκευές αιχμής, επιτρέποντας στην καθημερινή μας τεχνολογία να βλέπει τον κόσμο περισσότερο όπως εμείς.