Tokion tiedeyliopiston apulaisprofessori Takashi Ikunon johtama tutkimusryhmä on luonut vallankumouksellisen keinotekoisen synapsin, joka jäljittelee ihmisen värinäköä ja tuottaa samalla itse tarvitsemansa sähkön. Tutkimus julkaistiin Scientific Reports -lehdessä 12. toukokuuta 2025, ja se osoittaa, kuinka teknologia voi mullistaa konenäköjärjestelmät resurssirajoitteisissa laitteissa.
Toisin kuin perinteiset optoelektroniset järjestelmät, jotka vaativat ulkoisen virtalähteen ja paljon laskentatehoa, tämä itsevirtautuva laite yhdistää kaksi erilaista väriaineherkistettyä aurinkokennoa, jotka reagoivat eri tavoin valon aallonpituuksiin. Synapsi tuottaa bipolaarisia jännitevasteita – positiivisen vasteen siniselle valolle ja negatiivisen punaiselle – mahdollistaen värien erottelun vaikuttavalla 10 nanometrin resoluutiolla koko näkyvän spektrin alueella.
Tämä aallonpituusriippuvainen käyttäytyminen mahdollistaa monimutkaisten logiikkaoperaatioiden, kuten AND-, OR- ja XOR-toimintojen, suorittamisen yhdessä komponentissa, saavuttaen kuuden bitin tarkkuuden ja 64 erillistä tilaa. Fyysisessä reservoir-laskentakehyksessä testattuna järjestelmä luokitteli eri väreissä tallennetut ihmisen liikkeet 82 prosentin tarkkuudella käyttäen vain yhtä synapsia – kun perinteiset ratkaisut vaativat useita fotodioditunnistimia.
"Tulokset osoittavat merkittävää potentiaalia tämän uuden sukupolven optoelektronisen laitteen soveltamisessa vähävirtaisiin tekoälyjärjestelmiin, joissa tarvitaan visuaalista tunnistusta", toteaa tohtori Ikuno. Teknologian sovellusalueet ulottuvat useille toimialoille: itsenäisesti liikkuvat ajoneuvot voivat tunnistaa liikennevalot energiatehokkaasti, ja terveysalan puettavat laitteet voivat seurata elintoimintoja hyvin pienellä energiankulutuksella.
Jäljittelemällä ihmisen näköjärjestelmän valikoivaa suodatusta – sen sijaan, että kaikki yksityiskohdat prosessoitaisiin – tämä innovaatio vie konenäköä merkittävästi eteenpäin reunalaitteissa, kuten älypuhelimissa, drooneissa ja AR/VR-järjestelmissä. Tutkimusryhmä näkee teknologian mahdollistavan tulevaisuuden, jossa arjen laitteet kykenevät näkemään ja tulkitsemaan maailmaa ihmisen tavoin, mutta huomattavasti vähemmällä energialla.