レコードに針を落とすように、基板上の素子の上に慎重に電極を当てていく。電圧をかけると、素子内のリチウムイオンが動き出し、人間の目と同じ働きが始まった——。

人が物を見たとき、その形や色を正確に判断できるのは、物体の明暗や境界線を強調する「側抑制」という機能が備わっているからだ。この側抑制を再現し、AIに組み込むことができれば、画像認識の精度が高まり、顔認証や自動運転などの性能が飛躍的に向上する。
しかし、側抑制を既存のセンサで再現しようとすると、複雑な回路やプログラムが必要な上に、それらを動かす大量の電力が不可欠だ。そこで、鶴岡研究員が開発したのが「人工視覚イオニクス素子」（下図）。

固体電解質の上に8本のチャネルを並べ、両端に白金電極を接続したこの素子で、鶴岡はイオンの移動と相互作用のみ、つまり材料の特性だけで側抑制の再現に成功した。
人間は、目に入った光を初めに網膜内の受容体で電気信号に変換し、その信号を神経細胞で抑制したり強調したりして視神経へ伝達している。この仕組みを模倣して、まず解析したい画像の情報を電気信号に変換し、その信号に従って人工視覚イオニクス素子の各チャネルに電圧を入力する。

この時、画像の暗いところには低い電圧、明るいところには高い電圧をかけると、素子内のリチウムイオンが電圧の高いチャネルから低いチャネルに移動する。このイオンの濃度変化が、各チャネルを流れる出力電流の大小に影響し、画像の境界を際立たせ、側抑制を再現しているのだ（右図）。

「入力した信号のみで境界線を正確に捉えられるので、専用の回路やプログラムを組む必要がなく、消費電力も少ない。小型なので、デバイスを設計する際の自由度も高まります」と鶴岡。人工視覚イオニクス素子は、今回実現した明暗の境界以外にも、傾きや大きさ、色、動きなど、視覚に関わる様々な認知機能を再現できる可能性がある。さらに、側抑制の機能は人間の五官すべてで起こることから、新しいセンシングシステムの開発にも期待が高まる。