Μια ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον Αναπληρωτή Καθηγητή Τακάσι Ικούνο από το Πανεπιστήμιο Επιστημών του Τόκιο δημιούργησε μια επαναστατική τεχνητή σύναψη που μιμείται την ανθρώπινη αντίληψη των χρωμάτων ενώ παράγει τη δική της ενέργεια. Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο Scientific Reports στις 12 Μαΐου 2025, δείχνει πώς αυτή η τεχνολογία θα μπορούσε να μεταμορφώσει τα συστήματα μηχανικής όρασης σε συσκευές με περιορισμένους πόρους.
Σε αντίθεση με τα συμβατικά οπτοηλεκτρονικά συστήματα που απαιτούν εξωτερικές πηγές ενέργειας και σημαντικούς υπολογιστικούς πόρους, αυτή η αυτοτροφοδοτούμενη συσκευή ενσωματώνει δύο διαφορετικά φωτοβολταϊκά κύτταρα με βαφές, τα οποία ανταποκρίνονται μοναδικά σε διάφορα μήκη κύματος φωτός. Η σύναψη παρουσιάζει διπολικές αποκρίσεις τάσης—θετική για το μπλε φως και αρνητική για το κόκκινο φως—επιτρέποντάς της να διακρίνει χρώματα με εντυπωσιακή ανάλυση 10 νανομέτρων σε όλο το ορατό φάσμα.
Αυτή η συμπεριφορά εξαρτώμενη από το μήκος κύματος επιτρέπει στη συσκευή να εκτελεί σύνθετες λογικές πράξεις όπως AND, OR και XOR μέσα σε ένα μόνο εξάρτημα, επιτυγχάνοντας ανάλυση έξι bits με 64 διακριτές καταστάσεις. Όταν δοκιμάστηκε σε πλαίσιο φυσικού reservoir computing, το σύστημα κατάφερε να ταξινομήσει ανθρώπινες κινήσεις καταγεγραμμένες σε διαφορετικά χρώματα με εντυπωσιακή ακρίβεια 82% χρησιμοποιώντας μόνο μία σύναψη, σε αντίθεση με τα πολλαπλά φωτοδιόδια που απαιτούνται στις παραδοσιακές προσεγγίσεις.
«Τα αποτελέσματα δείχνουν μεγάλες δυνατότητες για την εφαρμογή αυτής της επόμενης γενιάς οπτοηλεκτρονικής συσκευής σε συστήματα τεχνητής νοημοσύνης χαμηλής κατανάλωσης με οπτική αναγνώριση», σημειώνει ο Δρ. Ικούνο. Οι εφαρμογές της τεχνολογίας εκτείνονται σε πολλούς τομείς, από αυτόνομα οχήματα που μπορούν να αναγνωρίζουν αποδοτικά τα σήματα κυκλοφορίας εξοικονομώντας ενέργεια, μέχρι φορετές συσκευές υγείας που παρακολουθούν ζωτικά σημεία με ελάχιστη κατανάλωση ενέργειας.
Μιμούμενη την επιλεκτική προσέγγιση φιλτραρίσματος του ανθρώπινου οπτικού συστήματος αντί να επεξεργάζεται κάθε λεπτομέρεια, αυτή η καινοτομία αποτελεί σημαντικό βήμα προς την ενσωμάτωση προηγμένων δυνατοτήτων υπολογιστικής όρασης σε edge συσκευές όπως smartphones, drones και συστήματα AR/VR. Η ερευνητική ομάδα οραματίζεται ότι η τεχνολογία αυτή θα συμβάλει σε ένα μέλλον όπου οι καθημερινές συσκευές θα μπορούν να «βλέπουν» και να ερμηνεύουν τον κόσμο όπως οι άνθρωποι, αλλά με πολύ μικρότερη κατανάλωση ενέργειας.