نجح فريق من الباحثين في جامعة طوكيو للعلوم في تطوير مشبك عصبي ضوئي قادر على تمييز الألوان بدقة تقارب دقة العين البشرية، تصل إلى 82٪.
- محاكاة العين البشرية دون استهلاك للطاقة
يقف خلف هذا الابتكار فريق بقيادة الدكتور تاكاشي إيكونو من قسم هندسة النظم الإلكترونية، وقد صُمم الجهاز ليحاكي الآلية التي تعمل بها العين البشرية والمشابك العصبية في الدماغ، لكن ما يميّز هذا المشبك الذكي هو أنه يعمل بالكامل باستخدام ضوء الشمس فقط، دون الحاجة لأي مصدر طاقة خارجي، مما يجعله مثاليًا للأنظمة المحمولة والتي تعتمد على الطاقة المنخفضة.
- تركيبة تقنية فريدة ودقة لا تُضاهى
يتألف الجهاز من مشبك عصبي كهروضوئي إلكتروني ذاتي التشغيل، يعتمد على خلايا شمسية محسّنة بالصبغة (DSSCs). وتعمل هذه الخلايا على اكتشاف أطوال موجية مختلفة من الضوء، وتوليد إشارات كهربائية استجابة لذلك. عند تعريضه للضوء الأزرق، ينتج الجهاز استجابة كهربائية موجبة، بينما تكون الاستجابة سالبة عند تعريضه للضوء الأحمر. هذا التفاعل الثنائي القطب يمكّن الجهاز من تنفيذ عمليات منطقية دقيقة والتعرف على الألوان بمستوى تفصيل يصل إلى 10 نانومتر — وهي دقة تقارب حدود الإدراك البشري.
- تجربة واقعية ودقة مبهرة
اختبر الباحثون الجهاز في بيئة واقعية من خلال دمجه في شبكة حوسبة مادية للتعرف على حركات بشرية باستخدام ألوان الأحمر والأخضر والأزرق، وبالرغم من استخدام مشبك عصبي واحد فقط، فقد حقق النظام دقة بنسبة 82٪ عبر 18 تركيبة مختلفة من الألوان والحركة، متفوقا بذلك على أنظمة تقليدية تعتمد على أجهزة استشعار متعددة ومعقدة.
- تطبيقات مستقبلية ثورية
يرى الباحثون أن الجمع بين تمييز الألوان عالي الدقة، والقدرة على المعالجة المنطقية، والتشغيل الذاتي، يمكن أن يُحدث نقلة نوعية في عالم الذكاء الاصطناعي البصري، خصوصًا في التطبيقات التي تتطلب استهلاكا منخفضا للطاقة. ومن أبرز الاستخدامات المحتملة:
المركبات ذاتية القيادة: تحسين التعرف على إشارات المرور والمشاة بدقة أعلى وكفاءة أفضل
الرعاية الصحية: تطوير أجهزة قابلة للارتداء لمراقبة المؤشرات الحيوية دون الحاجة لطاقة خارجية.
الإلكترونيات الاستهلاكية: زيادة عمر البطارية في الهواتف الذكية وأجهزة الواقع الافتراضي والمعزز.
- رؤية مستقبلية واعدة
قال الدكتور إيكونو في تصريح له:
"نأمل أن تساهم هذه التقنية في تطوير أنظمة رؤية آلية متقدمة تجمع بين الكفاءة البصرية العالية والاستهلاك المنخفض للطاقة، لتخدم مجموعة واسعة من التطبيقات التقنية الحديثة".
وقد نُشرت نتائج هذه الدراسة في المجلة العلمية الرصينة Scientific Reports، مؤكدةً على أهمية هذا الابتكار في دفع حدود التقنيات البصرية نحو آفاق جديدة.