ANNarchy bringt das Gehirn in den Rechner

Um per Computer abzubilden, wie das menschliche Gehirn funktioniert, braucht es künftig keine Informatik-Spezialisten mehr: Wissenschaftler der Professur Künstliche Intelligenz der Technischen Universität Chemnitz haben einen Simulator entwickelt, der die Aktivität von Neuronen darstellt.

Neurowissenschaftler, Psychologen, Elektrotechniker – jeder, der über Grundkenntnisse der Programmierung verfügt, kann mithilfe des Neuro-Simulators ANNarchy abbilden, wie sich die Neuronen verhalten, wenn der Mensch zum Beispiel visuelle Reize verarbeitet oder wenn er lernt, oder ihn nutzen, um Krankheiten zu erforschen. Der Name ANNarchy steht für „Artificial Neural Networks architect“.

Eine Herausforderung für die Informatiker bestand darin, dass das Gehirn anders arbeitet, als herkömmliche Computer – seine Funktion aber dennoch durch die Rechner abgebildet werden soll, da Spezialhardware noch nicht flexibel genug ist.

ANNarchy hebt sich gegenüber vergleichbaren Simulations-Projekten dadurch ab, dass er auf unterschiedlichen, herkömmlichen Hardwarestrukturen eingesetzt werden kann. Außerdem lässt er sich über vergleichsweise einfache Eingaben steuern:

Der Nutzer gibt Befehle in der Programmiersprache Python oder textbasierte Gleichungen ein und der Simulator generiert hieraus den benötigten optimierten Code, um die Rechnungen auf paralleler Hardware durchzuführen.

ANNarchy steht als Open Source Software allen Interessierten frei zur Verfügung. Erste Anwendung fand er im von der Europäischen Union geförderten Projekt „Spatial Cognition“, in dem die Chemnitzer Informatiker gemeinsam mit Wissenschaftlern aus England, Frankreich und den Niederlanden erforschen, wie sich der Mensch im Raum orientiert.

Das bisherige Feedback war „hervorragend“, wie Prof. Dr. Fred Hamker, Inhaber der Professur Künstliche Intelligenz, zusammenfasst: „Der Simulator wird als sehr nutzerfreundlich wahrgenommen.“

Die Entwicklung des Simulators soll weitergeführt werden: Ziel der Chemnitzer Informatiker ist es, dass die Software auf noch mehr Hardwarestrukturen anwendbar ist – und vor allem, dass sie immer schneller läuft.

Der Neuro-Simulator ANNarchy: https://bitbucket.org/annarchy/annarchy

Die Forschungsergebnisse wurden in der Open-Access-Fachzeitschrift „Frontiers in Neuroinformatics“ veröffentlicht: Vitay J, Dinkelbach HÜ and Hamker FH (2015) ANNarchy: a code generation approach to neural simulations on parallel hardware. Front. Neuroinform. 9:19. doi: 10.3389/fninf.2015.00019

Weitere Informationen erteilt Julien Vitay, Professur Künstliche Intelligenz, Telefon 0371 531-39468, E-Mail julien.vitay@informatik.tu-chemnitz.de.