도쿄과학대 이쿠노 타카시(生野貴志) 부교수가 이끄는 연구팀이 인간의 색각을 모방하면서도 최소한의 에너지만으로 작동하는 혁신적인 자가발전 인공 시냅스를 개발해 엣지 AI 응용 분야의 변혁을 예고했다.
2025년 5월 12일자 Scientific Reports에 게재된 논문에 따르면, 이 장치는 다양한 파장의 빛에 반응하는 두 종류의 염료감응형 태양전지를 통합했다. 기존 시스템과 달리 외부 전원이 필요 없으며, 태양광 에너지 변환을 통해 자체적으로 전기를 생산해 에너지 효율이 중요한 엣지 컴퓨팅에 이상적이다.
이 인공 시냅스는 가시광선 전 영역에서 10나노미터에 달하는 정밀도로 색상을 구별할 수 있어 인간의 시각 능력에 근접한다. 또한, 색상에 따라 서로 반대되는 전압 극성(청색에는 양극, 적색에는 음극)을 생성해 추가 회로 없이도 복잡한 논리 연산을 수행할 수 있다.
이쿠노 교수는 “이번 결과는 차세대 광전자 소자를 시각 인식 기능을 갖춘 저전력 인공지능 시스템에 적용할 수 있는 큰 가능성을 보여준다”고 설명했다. 저수지 컴퓨팅(Reservoir Computing) 프레임워크에서 실험한 결과, 단일 소자만으로도 기존 방식에서 여러 개의 광다이오드가 필요했던 18가지 색상-움직임 조합 분류에서 82%의 정확도를 달성했다.
이번 연구는 전력 및 연산 자원이 제한된 엣지 기기에서 첨단 비전 시스템을 구현하는 데 있어 큰 장애물이었던 문제를 해결했다. 이 기술은 스마트폰, 드론, 웨어러블 헬스케어 기기, 자율주행차 등에서 더욱 효율적인 시각 처리를 가능하게 할 전망이다.
연구진은 이번 혁신이 독립형 스마트워치나 의료기기 등에서 저전력 광학 센서로 폭넓게 활용될 수 있으며, 기존 기술 대비 비용 절감 효과도 기대된다고 밝혔다. 머신 비전의 중요성이 커지는 가운데, 자가발전 인공 시냅스는 최소한의 에너지로 일상 기기에 첨단 컴퓨터 비전 기능을 탑재하는 데 중요한 전환점이 될 것으로 평가된다.