Forschung
Zürcher Forscher bauen Chips, die Nervenzellen imitieren

Zürcher Forscher haben erste Bauteile für ein künstliches Gehirn entwickelt: Chips, die mittels elektronischer Schaltungen die Funktionsweise des Gehirns imitieren.

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Forscher der Universität Zürich und der ETH Zürich entwickelten erste Bauteile für ein künstliches Gehirn.

Forscher der Universität Zürich und der ETH Zürich entwickelten erste Bauteile für ein künstliches Gehirn.

Keystone

Wenn Forscher das Gehirn mit Hilfe der Informatik verstehen wollen, versuchen sie das meist auf einem von zwei Wegen:

Sie erstellen virtuelle Hirnmodelle auf herkömmlichen Computern, oder sie simulieren komplexe Nervennetze auf Supercomputern.

Doch diese Art der Datenverarbeitung spiegelt nur ungenau wieder, was wirklich im Gehirn abläuft.

Die Forscher des Instituts für Neuroinformatik der Universität Zürich und ETH Zürich hingegen bauen sogenannte "neuromorphe" Chips:

Elektronische Schaltungen, deren Grösse und Energieverbrauch mit jenem echter Gehirne zu vergleichen sind. Also Chips, die echten Nervenzellen nachempfunden sind.

Sensomotorische Aufgabe bewältigt

Nun ist es seinem Team gelungen, Netzwerke aus solchen "künstlichen Neuronen" zu bauen, die eine komplexe kognitive Aufgabe in Echtzeit bewältigen können, berichten die Forscher um Studienleiter Giacomo Indiveri im Fachblatt "Proceedings of the National Academy of Sciences" (PNAS).

Diese Aufgabe bestand daraus, mit Hilfe eines visuellen Sensors eine bestimmte Regel auf eine Szenerie von zwei sich bewegenden schwarzen Balken anzuwenden.

Die Lösung dieses - für das Gehirn höchst simplen - Problems ist kontextabhängig und erfordert ein Kurzzeitgedächtnis. Ganz ähnlich sind auch Kognitionstests mit Primaten gestaltet.

"Wir konnten erstmals zeigen, wie anatomisch realistische, künstliche Neuronen für bestimmte Aufgaben konfiguriert werden können", sagte Indiveri auf Anfrage.

Dies sei grundlegend, um hirn-ähnliche Computersysteme zu entwickeln, die beliebige Verhaltensweisen ausführen können.

Künstliche Netzhaut

Bereits arbeiten Forscher in Zürich und anderswo daran, aus neuromorphen Bauteilen etwa künstliche Hörschnecken oder Netzhäute zu basteln, die in der Robotik eingesetzt werden könnten.

Aber auch bei der Alltagselektronik sieht Indiveri künftige Anwendungsmöglichkeiten - zum Beispiel könnte das Handy auf einen sensorischen Input hin die Storen selbständig hinunterlassen.

Der Vorteil gegenüber der herkömmlichen Technologie: Die Verkleinerung von Mikrochips stosse an ihre Grenzen und die Transistoren würden unzuverlässiger, sagte Indiveri.

Das Gehirn hingegen ist auch unzuverlässig - täglich sterben Nervenzellen ab - und bewältigt trotzdem viele Aufgaben höchst zuverlässig. Das wollen ihm die Forscher abschauen.