Una sinapsi artificiale in grado di riconoscere i colori con una precisione simile a quella dell’occhio umano e senza alcuna fonte di alimentazione esterna: è questo il risultato ottenuto da un gruppo di ricercatori giapponesi della Tokyo University of Science. L’innovazione si basa su un dispositivo ottico autoalimentato che potrebbe rappresentare una svolta per lo sviluppo di sistemi di visione artificiale a basso consumo energetico, adatti a droni, veicoli autonomi, smartphone e dispositivi medicali portatili.
L’idea alla base del progetto nasce dallo studio del sistema visivo umano, considerato un modello estremamente efficiente nella selezione delle informazioni visive. A differenza dei sistemi di visione artificiale tradizionali, che catturano e processano ogni dettaglio dell’immagine, il nostro cervello riesce a filtrare solo ciò che è rilevante, consumando pochissima energia. I ricercatori hanno cercato di replicare questo approccio attraverso una sinapsi elettronica capace di eseguire operazioni logiche e riconoscere i colori in tempo reale, semplicemente sfruttando la luce ambientale.
Il cuore del dispositivo è composto da due celle solari sensibilizzate da coloranti (DSSC), ciascuna progettata per rispondere a specifiche lunghezze d’onda della luce. Quando esposte alla luce, queste celle generano una risposta elettrica bipolare: positiva in presenza di luce blu e negativa per quella rossa. Questo comportamento consente al dispositivo di distinguere con precisione diverse tonalità di colore e, allo stesso tempo, eseguire operazioni logiche senza necessità di alimentazione esterna.
Secondo i dati raccolti, il dispositivo è in grado di riconoscere colori lungo lo spettro visibile con una risoluzione di 10 nanometri, un livello di dettaglio che si avvicina molto a quello della visione umana. Inoltre, integrato in una rete di calcolo fisico, è stato in grado di identificare movimenti umani rappresentati in combinazioni di rosso, verde e blu, raggiungendo un’accuratezza dell’82% utilizzando una sola sinapsi.
L’aspetto forse più interessante della ricerca è la completa autonomia energetica del sistema: tutto il processo avviene grazie all’energia solare, senza batterie né circuiti esterni. Questo lo rende ideale per applicazioni mobili o in contesti dove il risparmio energetico è essenziale. Le prospettive di utilizzo spaziano dal monitoraggio della salute tramite dispositivi indossabili fino alla guida autonoma, con rilevamento migliorato di segnali stradali, semafori e pedoni, il tutto con consumi energetici ridotti al minimo.
L’innovazione potrebbe inoltre trovare spazio in smartphone di nuova generazione e sistemi di realtà aumentata o virtuale, che trarrebbero vantaggio da un’elaborazione visiva più efficiente e duratura. Come ha sottolineato il professor Takashi Ikuno, che ha guidato il team, l’obiettivo è contribuire allo sviluppo di tecnologie di riconoscimento visivo compatte, precise e poco esigenti dal punto di vista energetico. Per chi volesse approfondire, i risultati dello studio sono stati pubblicati sulla rivista Scientific Reports.
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