東京理科大学の生野貴志准教授率いる研究チームは、マシンが世界を見る方法を根本から変える可能性を持つ人工シナプスを開発しました。この革新的な成果は2025年5月12日付の『サイエンティフィック・リポーツ』誌に掲載されており、ヒトの色覚を模倣しつつ外部電源を必要としない点が特徴です。
従来のマシンビジョンシステムは、あらゆる情報を詳細に取得・処理するため、多大な電力と計算資源を消費していました。一方で今回開発されたデバイスは、ヒトの目のような仕組みを持ちます。異なる波長の光にそれぞれ反応する2種類の色素増感太陽電池を組み込むことで、太陽光エネルギーを電力に変換しつつ、高精度な色識別を実現しています。
このシステムは可視光全域で10ナノメートル単位という高い分解能で色の違いを検出でき、人間の視覚能力に迫る精度を持ちます。また、青色光では正電圧、赤色光では負電圧を発生させる双極性応答を示し、従来なら複数のデバイスが必要だった複雑な論理演算も1台で実現可能です。
実用例として、研究チームは本デバイスを物理リザバーコンピューティングの枠組みに組み込み、赤・緑・青の各色で記録した人間の動作を識別する実験を行いました。その結果、従来は複数のフォトダイオードが必要だった18通りの色と動作の組み合わせを、1台のデバイスのみで82%という高い精度で分類することに成功しました。
この研究成果は多様な産業分野への応用が期待されます。自動運転車では、信号機や標識、障害物の効率的な認識に貢献し、ヘルスケア分野ではバッテリー消費を抑えたウェアラブル生体モニタリングデバイスの実現が見込まれます。コンシューマーエレクトロニクス分野でも、スマートフォンやAR/VRヘッドセットのバッテリー寿命を大幅に延ばしつつ、高度な画像認識機能を維持できる可能性があります。
生野准教授は「この技術は、ヒトの目に近い色識別能力を持つ低消費電力マシンビジョンシステムの実現に貢献すると考えています」とコメントしています。本成果は、エッジデバイスに効率的なコンピュータビジョンをもたらし、私たちの日常的なテクノロジーがより人間らしい視覚を持つ未来への大きな一歩となります。