Tokion tiedeyliopiston apulaisprofessori Takashi Ikunon johtama tutkimusryhmä on luonut keinotekoisen synapsin, joka voi mullistaa tavan, jolla tekoäly käsittelee visuaalista tietoa verkkojen reunalaitteissa.
Scientific Reports -lehdessä 12. toukokuuta 2025 julkaistu läpimurto yhdistää kaksi erilaista väriaineherkistettyä aurinkokennoa, jotka reagoivat eri tavoin valon eri aallonpituuksiin. Toisin kuin perinteiset optoelektroniset keinotekoiset synapsit, jotka tarvitsevat ulkoisen virtalähteen, tämä synapsi tuottaa sähkönsä itse aurinkoenergian avulla. Tämä tekee siitä erityisen sopivan reunalaskennan sovelluksiin, joissa energiatehokkuus on ratkaisevaa.
Järjestelmä kykenee erottamaan värejä 10 nanometrin tarkkuudella koko näkyvän spektrin alueella, mikä lähestyy ihmisen silmän erottelukykyä. Laite tuottaa bipolaarisia vasteita: sinisessä valossa syntyy positiivinen jännite ja punaisessa negatiivinen, mikä mahdollistaa monimutkaisten logiikkaoperaatioiden suorittamisen ilman lisäpiiristöä.
"Uskomme, että tämä teknologia edistää vähävirtaisten konenäköjärjestelmien kehitystä, joissa värien erottelukyky lähestyy ihmisen silmän tasoa", toteaa tohtori Ikuno. Tutkimusryhmä demonstroi laitteen kykyjä käyttämällä sitä fyysisessä reservoir-laskentakehyksessä tunnistamaan erilaisia ihmisen liikkeitä, jotka oli tallennettu punaisella, vihreällä ja sinisellä valolla. Yhdellä laitteella saavutettiin vaikuttava 82 prosentin tarkkuus, kun luokiteltiin 18 erilaista väri- ja liikeyhdistelmää.
Tutkimuksen vaikutukset ulottuvat useille toimialoille. Autonomisissa ajoneuvoissa tällaiset laitteet voivat mahdollistaa tehokkaamman liikennevalojen, liikennemerkkien ja esteiden tunnistuksen. Terveydenhuollossa ne voisivat toimia puettavissa laitteissa, jotka seuraavat elintoimintoja, kuten veren happipitoisuutta, kuluttaen vain vähän akkua. Kulutuselektroniikassa teknologia voi johtaa älypuhelimiin ja lisätyn todellisuuden laseihin, joiden akunkesto paranee huomattavasti ilman, että visuaalisen tunnistuksen tasosta tarvitsee tinkiä.
Reunalaskennan merkityksen kasvaessa – Gartnerin ennusteen mukaan 75 % yritysdatasta käsitellään reunalla vuoteen 2025 mennessä – tällaiset itsevirtaavat keinotekoiset synapsit ovat avainasemassa tekoälyominaisuuksien mahdollistamisessa resurssirajoitteisissa ympäristöissä.