도쿄과학대 이쿠노 타카시 부교수가 이끄는 연구팀이 인간의 색각을 모방하면서 자체적으로 전력을 생산하는 혁신적인 인공 시냅스를 개발했다. 이 연구는 2025년 5월 12일자 '사이언티픽 리포트(Scientific Reports)'에 게재되었으며, 자원이 제한된 기기에서 머신 비전 시스템을 혁신할 수 있는 가능성을 보여준다.
기존의 광전자 시스템은 외부 전원과 많은 연산 자원을 필요로 하지만, 이번 자가발전 장치는 서로 다른 두 종류의 염료감응형 태양전지를 통합해 다양한 파장의 빛에 독특하게 반응한다. 이 시냅스는 청색광에는 양의 전압, 적색광에는 음의 전압을 나타내며, 가시광선 전 영역에서 10나노미터의 뛰어난 색상 분해능으로 색을 구별할 수 있다.
이러한 파장 의존적 특성 덕분에, 이 장치는 단일 부품 내에서 AND, OR, XOR 등 복잡한 논리 연산을 수행할 수 있으며, 6비트 해상도(64개 상태)를 구현한다. 실제 리저버 컴퓨팅 프레임워크에서 테스트한 결과, 단일 시냅스만으로 다양한 색상으로 기록된 인간 움직임을 82%의 정확도로 분류하는 데 성공했다. 이는 기존 방식에서 여러 개의 포토다이오드가 필요한 것과 대조적이다.
이쿠노 박사는 "이번 결과는 차세대 광전자 장치가 시각 인식이 필요한 저전력 인공지능 시스템에 적용될 수 있는 큰 잠재력을 보여준다"고 밝혔다. 이 기술은 배터리 소모를 최소화하면서 신호등을 효율적으로 인식하는 자율주행차부터, 에너지 소비를 줄인 생체 신호 모니터링 웨어러블 헬스케어 기기까지 다양한 산업에 활용될 수 있다.
인간 시각 시스템처럼 모든 정보를 처리하지 않고 선택적으로 필터링하는 방식을 모방함으로써, 이번 혁신은 스마트폰, 드론, AR/VR 기기 등 엣지 디바이스에 고도화된 컴퓨터 비전 기능을 탑재하는 데 중요한 진전을 이룬 것으로 평가된다. 연구팀은 이 기술이 일상 기기들이 인간처럼 세상을 보고 해석하면서도 에너지 소비는 훨씬 적은 미래를 앞당길 것으로 기대하고 있다.