Tokion tiedeyliopiston apulaisprofessori Takashi Ikunon johtama tutkimusryhmä on kehittänyt keinotekoisen synapsin, joka voi mullistaa koneiden tavan havaita maailmaa. Heidän innovaationsa, joka julkaistiin Scientific Reports -lehdessä 12. toukokuuta 2025, jäljittelee ihmisen värinäköä ja toimii täysin ilman ulkoista virtalähdettä.
Toisin kuin perinteiset konenäköjärjestelmät, jotka tallentavat ja prosessoivat jokaisen yksityiskohdan ja vaativat runsaasti energiaa sekä laskentatehoa, uusi laite toimii enemmän ihmisen silmän tavoin. Yhdistämällä kaksi erilaista väriaineherkistettyä aurinkokennoa, jotka reagoivat eri tavoin eri aallonpituuksiin, keinotekoinen synapsi tuottaa sähkönsä auringonvalosta ja erottaa värit erittäin tarkasti.
Järjestelmä kykenee havaitsemaan värieroja 10 nanometrin tarkkuudella koko näkyvän valon alueella – lähes ihmisen näkökyvyn tasolla. Lisäksi laite tuottaa bipolaarisia vasteita: se synnyttää positiivisen jännitteen sinisessä valossa ja negatiivisen punaisessa, mikä mahdollistaa monimutkaisten loogisten operaatioiden suorittamisen, jotka normaalisti vaatisivat useita perinteisiä laitteita.
Käytännön sovelluksia demonstroidakseen tutkijat hyödynsivät laitetta fyysisessä reservoir computing -järjestelmässä tunnistaakseen erilaisia ihmisen liikkeitä, jotka oli tallennettu punaisena, vihreänä ja sinisenä. Järjestelmä saavutti vaikuttavan 82 prosentin tarkkuuden luokitellessaan 18 erilaista väri- ja liikeyhdistelmää käyttäen vain yhtä laitetta – toisin kuin perinteisissä järjestelmissä, joissa tarvitaan useita fotodiodia.
Tutkimuksen vaikutukset ulottuvat useille toimialoille. Autonomisissa ajoneuvoissa nämä laitteet voisivat mahdollistaa tehokkaamman liikennevalojen, liikennemerkkien ja esteiden tunnistuksen. Terveydenhuollossa ne voisivat toimia puettavissa laitteissa, jotka seuraavat elintoimintoja hyvin vähäisellä akun kulutuksella. Kulutuselektroniikassa teknologia voisi mahdollistaa älypuhelimet ja lisättyyn/virtuaalitodellisuuteen perustuvat laitteet, joiden akunkesto paranee huomattavasti kuitenkaan tinkimättä kehittyneestä visuaalisesta tunnistuksesta.
"Uskomme, että tämä teknologia edistää vähävirtaisten konenäköjärjestelmien toteutumista, joissa on ihmisen silmän tasoinen värien erottelukyky", toteaa tohtori Ikuno. Tämä läpimurto on merkittävä askel kohti tehokkaan konenäön tuomista reunalaitteisiin, mahdollistaen arjen teknologialle kyvyn nähdä maailma enemmän kuten me ihmiset.