도쿄과학대 이쿠노 타카시(生野貴志) 부교수 연구팀이 기계가 세상을 보는 방식을 혁신할 수 있는 인공 시냅스를 개발했다. 이 연구 성과는 2025년 5월 12일자 Scientific Reports에 게재됐으며, 외부 전원 없이 인간의 색각을 모방하는 것이 특징이다.
기존 머신 비전 시스템은 모든 세부 정보를 포착·처리하기 위해 많은 전력과 연산 자원이 필요하지만, 이번 신형 장치는 인간의 눈처럼 작동한다. 서로 다른 파장에 반응하는 두 종류의 염료감응형 태양전지를 통합해, 태양광 에너지 변환을 통해 자체적으로 전기를 생산하면서도 매우 정밀하게 색을 구별한다.
이 시스템은 가시광선 전 영역에서 10나노미터 해상도로 색상 차이를 감지할 수 있어, 인간의 시각 능력에 근접한다. 또한 청색광에서는 양(+)의 전압, 적색광에서는 음(-)의 전압을 생성하는 양극성 반응을 보여, 기존 여러 장치가 필요했던 복잡한 논리 연산도 단일 장치로 수행할 수 있다.
연구진은 실제 적용 가능성을 입증하기 위해, 이 장치를 물리적 리저버 컴퓨팅 프레임워크에 적용해 적·녹·청색으로 기록된 다양한 인간 동작을 인식하도록 했다. 단일 장치만으로 18가지 색상·동작 조합을 분류하는 데 82%의 높은 정확도를 달성했으며, 이는 기존 시스템에서 여러 개의 포토다이오드가 필요했던 작업이다.
이 연구의 파급 효과는 여러 산업에 걸친다. 자율주행차 분야에서는 신호등, 도로 표지, 장애물 인식이 더욱 효율적으로 가능해진다. 헬스케어 분야에서는 최소한의 배터리 소모로 생체 신호를 모니터링하는 웨어러블 기기에 적용될 수 있다. 소비자 전자기기에서는 배터리 수명을 획기적으로 늘리면서도 고도화된 시각 인식 기능을 제공하는 스마트폰, AR/VR 헤드셋 개발이 기대된다.
이쿠노 박사는 “이 기술이 인간의 눈에 근접한 색상 구별 능력을 갖춘 저전력 머신 비전 시스템 실현에 기여할 것”이라고 밝혔다. 이번 연구는 효율적인 컴퓨터 비전을 엣지 디바이스에 도입하는 데 있어 중요한 진전으로, 우리의 일상 기술이 인간처럼 세상을 볼 수 있는 길을 열었다.