Zespół badawczy pod kierownictwem profesora Takashiego Ikuno z Uniwersytetu Naukowego w Tokio stworzył rewolucyjną sztuczną synapsę, która naśladuje ludzkie widzenie barw, jednocześnie generując własną energię. Wyniki badań, opublikowane 12 maja 2025 roku w czasopiśmie Scientific Reports, pokazują, jak ta technologia może zrewolucjonizować systemy widzenia maszynowego w urządzeniach o ograniczonych zasobach.
W przeciwieństwie do konwencjonalnych systemów optoelektronicznych, wymagających zewnętrznego zasilania i dużych zasobów obliczeniowych, to samonapędzające się urządzenie integruje dwa różne ogniwa słoneczne barwnikowe, które reagują w unikalny sposób na różne długości fal światła. Synapsa wykazuje dwubiegunowe odpowiedzi napięciowe — dodatnie dla światła niebieskiego i ujemne dla czerwonego — co pozwala jej rozróżniać kolory z imponującą rozdzielczością 10 nanometrów w całym widzialnym spektrum.
To zależne od długości fali zachowanie umożliwia urządzeniu wykonywanie złożonych operacji logicznych, takich jak AND, OR i XOR, w ramach pojedynczego komponentu, osiągając rozdzielczość sześciobitową z 64 odrębnymi stanami. Podczas testów w fizycznym środowisku obliczeń rezerwuarowych system skutecznie klasyfikował ruchy ludzi zarejestrowane w różnych kolorach z imponującą dokładnością 82%, wykorzystując zaledwie jedną synapsę — w przeciwieństwie do wielu fotodiod wymaganych w tradycyjnych podejściach.
„Wyniki pokazują ogromny potencjał zastosowania tego nowej generacji urządzenia optoelektronicznego w niskoprądowych systemach sztucznej inteligencji z rozpoznawaniem wizualnym” — podkreśla dr Ikuno. Zastosowania tej technologii obejmują wiele branż: od pojazdów autonomicznych, które mogą efektywnie rozpoznawać sygnalizację świetlną przy oszczędzaniu energii z akumulatora, po urządzenia noszone w opiece zdrowotnej, monitorujące parametry życiowe przy minimalnym zużyciu energii.
Naśladując selektywną filtrację ludzkiego układu wzrokowego, zamiast przetwarzania każdego szczegółu, ta innowacja stanowi znaczący krok w kierunku wprowadzenia zaawansowanych możliwości widzenia komputerowego do urządzeń brzegowych, takich jak smartfony, drony czy systemy AR/VR. Zespół badawczy przewiduje, że technologia ta przyczyni się do przyszłości, w której codzienne urządzenia będą mogły widzieć i interpretować świat podobnie jak ludzie, ale przy znacznie mniejszym zużyciu energii.