Czujnik, który pamięta światło. Polscy fizycy naśladują działanie synapsy

Fizycy z Politechniki Wrocławskiej i Instytutu Fizyki PAN zbudowali czujnik światła, który przez chwilę „pamięta” poprzedni błysk. Gdy drugi impuls przychodzi szybko po pierwszym, czujnik reaguje na niego nawet o 47 proc. silniej – podobnie jak synapsa w mózgu. Co ciekawe, do działania nie potrzebuje zasilania. Wyniki opisano w czasopiśmie Advanced Functional Materials.

Po co kamerze pamięć?

Zwykła kamera działa jak sumienny, ale mało bystry urzędnik. Zbiera obraz za obrazem i wszystko przesyła do pamięci i procesora, a dopiero tam komputer zastanawia się, co się zmieniło. To kosztuje czas i energię – szczególnie w robotach, dronach czy autonomicznych samochodach, które muszą reagować natychmiast.

Nasz wzrok działa inaczej. Część „obliczeń” zachodzi już w siatkówce i w połączeniach między neuronami, a synapsy zmieniają siłę sygnału w zależności od tego, co działo się chwilę wcześniej. Badacze od lat próbują przenieść tę zasadę do elektroniki. Ten kierunek nazywa się widzeniem neuromorficznym.

Jak działa czujnik z Wrocławia i Warszawy?

Zespół – autorami publikacji są Igor Perlikowski, Eunika Zielony, Adrian Kaim i Ewa Przeździecka – osadził na krzemie cienkie, wielowarstwowe struktury z tlenku cynku (ZnO) i tlenku cynku z dodatkiem kadmu (ZnCdO). Do warstw dodano niewielką ilość europu, który zmienia ich właściwości elektryczne.

1. Błysk – krzem pochłania światło, a energia wprawia w ruch ładunki elektryczne. Płynie prąd, który można zmierzyć.
2. Ślad – część ładunków zostaje „uwięziona” w defektach struktury i nie znika od razu po zgaśnięciu światła.
3. Wzmocnienie – jeśli kolejny błysk przyjdzie, zanim te ładunki uciekną, czujnik jest już w zmienionym stanie i reaguje silniej.
4. Zapominanie – po pewnym czasie ładunki się uwalniają i czujnik wraca do stanu wyjściowego.

Efekt zaobserwowano przy błyskach trwających jedną dziesięciotysięczną sekundy, rozdzielonych pięć razy dłuższymi przerwami. W jednym z pomiarów odpowiedź na drugi błysk była o 47 proc. silniejsza niż na pierwszy. Kolejne sygnały dało się przy tym od siebie odróżnić. Gdy przerwy wydłużano, efekt słabł – dokładnie tak, jak w krótkotrwałej pamięci synaps. Jak podkreślają autorzy, opisane działanie uzyskano bez przyłożonego napięcia zasilającego. Energię dostarcza samo światło.

Do czego może się przydać?

Czujniki, które same przechowują ślad ostatnich bodźców, mogłyby wykonywać część analizy już w miejscu rejestracji obrazu. Przykład podany w komunikacie: ustalanie kierunku jazdy rowerzysty na podstawie kolejnych klatek, bez przesyłania wszystkich danych do procesora. To potencjalnie mniej danych do przesłania i szybsza reakcja maszyn.

Daleko jeszcze do kamery

Badacze sami studzą entuzjazm. Na razie pokazano działanie pojedynczego elementu. Praktyczna kamera wymagałaby połączenia wielu takich czujników i sprawdzenia, jak ich krótkotrwała pamięć radzi sobie z prawdziwymi obrazami. Zysk energetyczny całego urządzenia trzeba też liczyć razem z oświetleniem, odczytem sygnału i resztą elektroniki, a nie tylko dla samego czujnika.

Jeśli chcesz sprawdzić, jak działa biologiczny pierwowzór, zajrzyj do tekstów Indukcja i przewodzenie impulsu nerwowego oraz Tkanka nerwowa.

Źródła i daty

• Perlikowski I., Zielony E., Kaim A., Przeździecka E., „Sub-1 ms Optoelectronic Synapse Based on ZnCdO/ZnO Multilayer Structure for High-Speed Neuromorphic Vision Systems”, Advanced Functional Materials – publikacja oryginalna, DOI 10.1002/adfm.78523 – publikacja online: 17.09.2026.
• PAP – Nauka w Polsce, „Polscy fizycy stworzyli czujnik, który pamięta światło” – 13.10.2026.

Zdjęcie wyróżniające: krzemowa płytka z układami fotonicznymi (ilustracyjnie; nie jest to czujnik opisany w badaniu). Fot. Ehsanshahoseini, licencja CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons; kadrowanie Biomist.