Een onderzoeksteam onder leiding van universitair hoofddocent Takashi Ikuno van de Tokyo University of Science heeft een kunstmatige synaps ontwikkeld die de manier waarop machines de wereld waarnemen radicaal kan veranderen. Hun innovatie, gepubliceerd in Scientific Reports op 12 mei 2025, bootst het menselijke kleurenzicht na en maakt externe stroombronnen overbodig.
In tegenstelling tot conventionele machinevisionsystemen, die elk detail vastleggen en verwerken en daardoor veel stroom en rekenkracht vergen, werkt dit nieuwe apparaat meer als het menselijk oog. Door twee verschillende kleurstofgevoelige zonnecellen te integreren die verschillend reageren op diverse lichtgolflengten, wekt de kunstmatige synaps zelf elektriciteit op via zonne-energieconversie, terwijl hij kleuren met opmerkelijke precisie onderscheidt.
Het systeem kan kleurverschillen detecteren met een resolutie van 10 nanometer over het zichtbare spectrum—bijna gelijk aan de mogelijkheden van het menselijk oog. Het apparaat vertoont bovendien bipolaire reacties: het genereert een positieve spanning bij blauw licht en een negatieve bij rood licht. Hierdoor kan het complexe logische bewerkingen uitvoeren die normaal gesproken meerdere conventionele apparaten vereisen.
Om praktische toepassingen te demonstreren, gebruikten de onderzoekers hun apparaat in een fysiek reservoir computing-framework om verschillende menselijke bewegingen te herkennen die waren vastgelegd in rood, groen en blauw. Het systeem behaalde een indrukwekkende nauwkeurigheid van 82% bij het classificeren van 18 verschillende combinaties van kleuren en bewegingen, en dat met slechts één apparaat in plaats van de meerdere fotodiodes die in conventionele systemen nodig zijn.
De implicaties van dit onderzoek reiken tot uiteenlopende sectoren. In autonome voertuigen kunnen deze apparaten efficiëntere herkenning van verkeerslichten, verkeersborden en obstakels mogelijk maken. In de gezondheidszorg kunnen ze draagbare apparaten aandrijven die vitale functies monitoren met minimaal batterijverbruik. Voor consumentenelektronica kan deze technologie leiden tot smartphones en augmented/virtual reality-headsets met een aanzienlijk langere batterijduur, terwijl de geavanceerde visuele herkenningsmogelijkheden behouden blijven.
"Wij geloven dat deze technologie zal bijdragen aan de realisatie van energiezuinige machinevisionsystemen met kleuronderscheidingsvermogen dat dicht in de buurt komt van het menselijk oog," aldus dr. Ikuno. Deze doorbraak betekent een grote stap richting efficiënte computervisie in randapparatuur, waardoor onze dagelijkse technologie de wereld steeds meer kan zien zoals wij dat doen.