Tokion tiedeyliopiston apulaisprofessori Takashi Ikunon johtama tutkimusryhmä on kehittänyt vallankumouksellisen itsevoimaisen keinotekoisen synapsin, joka jäljittelee ihmisen värinäköä ja kuluttaa vain vähän energiaa. Tämä voi muuttaa reunalaskennan tekoälysovelluksia merkittävästi.
Laite, josta julkaistiin artikkeli Scientific Reports -lehdessä 12. toukokuuta 2025, yhdistää kaksi erilaista väriaineherkistettyä aurinkokennoa, jotka reagoivat eri valon aallonpituuksiin. Toisin kuin perinteiset järjestelmät, jotka tarvitsevat ulkoisen virtalähteen, tämä keinotekoinen synapsi tuottaa sähkönsä itse aurinkoenergian avulla. Tämä tekee siitä ihanteellisen ratkaisun reunalaskentaan, jossa energiatehokkuus on ratkaisevaa.
Synapsi kykenee erottamaan värejä näkyvän valon alueella vaikuttavalla 10 nanometrin tarkkuudella, mikä lähestyy ihmisen näkökykyä. Laite tuottaa eri värisissä valoissa vastakkaisia jännitepolariteetteja – positiivisen sinisessä ja negatiivisen punaisessa valossa – mahdollistaen monimutkaisten logiikkaoperaatioiden suorittamisen ilman lisäpiiristöä.
"Tulokset osoittavat, että tällä uuden sukupolven optoelektronisella laitteella on suurta potentiaalia vähävirtaisiin tekoälyjärjestelmiin, joissa tarvitaan visuaalista tunnistusta", professori Ikuno selittää. Kun laitetta testattiin reservoir computing -kehikossa, järjestelmä saavutti 82 %:n tarkkuuden 18 erilaisen väri-liikeyhdistelmän luokittelussa käyttäen vain yhtä laitetta – perinteisesti tähän tarvittaisiin useita fotodioditunnistimia.
Tämä läpimurto ratkaisee merkittävän haasteen kehittyneiden konenäköratkaisujen hyödyntämisessä reunalaitteissa, joissa virran- ja laskentatehon rajoitukset ovat perinteisesti estäneet kehitystä. Teknologia voi mahdollistaa tehokkaamman visuaalisen prosessoinnin esimerkiksi älypuhelimissa, drooneissa, puettavissa terveyslaitteissa ja itseohjautuvissa ajoneuvoissa.
Tutkijat näkevät innovaatiolleen laajat sovellukset, kuten vähävirtaisina optisina antureina itsenäisissä älykelloissa ja lääkinnällisissä laitteissa, mikä voi merkittävästi alentaa kustannuksia nykyteknologiaan verrattuna. Koska konenäkö on yhä tärkeämpi osa modernia teknologiaa, tämä itsevoimainen synapsi on merkittävä askel kohti kehittyneen konenäön tuomista arjen laitteisiin minimaalisella energiankulutuksella.