Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Gehirnähnliche Computer rücken näher

29.06.2011
Phasenwechselmaterialien können gleichzeitig rechnen und speichern

Forschern an der University of Exeter ist ein großer Schritt in Richtung gehirnähnlichen Computern gelungen. Den Schlüssel dazu bilden Phasenwechselmaterialien (phase-change materials, PCM), die bislang vor allem als Nachfolger für Flash-Speicher gehandelt wurden. Das Team konnte erstmals nachweisen, dass eine PCM-Zelle gleichzeitig Daten verarbeiten und speichern kann - im Unterschied zu heutigen Computern, bei denen Prozessor und Speicher getrennte Einheiten sind.

Zudem können PCM-Zellen quasi als Neuronen und Synapsen fungieren. " Wenn es gelingt, ein hochgradig verschaltetes System solcher Synapsen und Neuronen zu konstruieren, ergäbe das ein einfaches phasenwechsel-basierts 'Gehirn'", meint David Wright, Professor für Elektro- und Computertechnik in Exeter, gegenüber pressetxt. Sein Team plant bereits eine Konzeptdemonstration, wenngleich vorerst in sehr kleinem Maßstab.

Rechnender Speicher
In den letzten Jahren haben Phasenwechselmaterialien nicht zuletzt durch die Arbeit von IBM und Intel einen gewissen Bekanntheitsgrad erreicht - allerdings nur als Speichertechnologie. Wie die Forscher aus Exeter im Journal Advanced Materials berichten, konnten sie zeigen, dass mit PCMs zugleich Berechnungen in den vier Grundrechnungsarten möglich sind. Weiters ist ein Hardware-Neuron aus einer PCM-Zelle zu fertigen und eine auch die Funktion einer Synapse nachzubilden. Das nötige Design ist laut Wright viel einfacher, als das mit Silizium-Technologie möglich wäre.

Interessant ist die Entwicklung deshalb, weil das dem Gehirn viel ähnlichere Computer in Aussicht stellt. Denn das Geflecht aus Neuronen und Synapsen im biologischen Vorbild ist sowohl für biologischen als auch Erinnerung zuständig. Bei bisherigen Computern sind die entsprechenden Funktionen physisch klar getrennt. Der Prozessor führt Berechnungen aus, doch müssen Daten laufend im Arbeitsspeicher oder längerfristig auf der Festplatte abgelegt werden, damit sie der Rechner nicht "vergisst".

Zukunftstechnologie
Im Prinzip sollten sich mittels PCMs Systeme realisieren lassen, die ähnlich wie das biologische Vorbild lernen und sich anpassen können. "Wir planen in Exeter als nächstes einen sehr kleinen Demonstrator, mit vielleicht zehn bis 100 verbundenen Zellen, für einfache Aufgaben wie Objekterkennung oder das Lösen von Labyrinthen", sagt Wright. Wenn die Arbeit wie geplant verläuft, werden kommendes Jahr die Ergebnisse der Experimente vorliegen.

"Einige kleine, spezialisierte 'nuromorphe' Computer mit PCM-Zellen könnten schon in naher Zukunft in Laboren entstehen", so der Wissenschaftler. Bis zu gehirnähnlichen Allzweckcomputer ist der Weg aber wohl noch weit. Für den technologischen Ansatz spricht dabei, dass die PCM-Elemente theoretisch sowohl mit elektrischen als auch optischen Signalen funktionieren - also sowohl in Verbindung mit klassischer Elektronik als auch in künftigen optischen Computern.

Thomas Pichler | pressetext.redaktion
Weitere Informationen:
http://www.exeter.ac.uk

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Lemgoer Forscher entwickeln Intelligente Assistenzsysteme für mobile Anwendungen in der Industrie
25.07.2017 | Hochschule Ostwestfalen-Lippe

nachricht Neue Anwendungsszenarien für Industrie 4.0 entwickelt
25.07.2017 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Physiker designen ultrascharfe Pulse

Quantenphysiker um Oriol Romero-Isart haben einen einfachen Aufbau entworfen, mit dem theoretisch beliebig stark fokussierte elektromagnetische Felder erzeugt werden können. Anwendung finden könnte das neue Verfahren zum Beispiel in der Mikroskopie oder für besonders empfindliche Sensoren.

Mikrowellen, Wärmestrahlung, Licht und Röntgenstrahlung sind Beispiele für elektromagnetische Wellen. Für viele Anwendungen ist es notwendig, diese Strahlung...

Im Focus: Physicists Design Ultrafocused Pulses

Physicists working with researcher Oriol Romero-Isart devised a new simple scheme to theoretically generate arbitrarily short and focused electromagnetic fields. This new tool could be used for precise sensing and in microscopy.

Microwaves, heat radiation, light and X-radiation are examples for electromagnetic waves. Many applications require to focus the electromagnetic fields to...

Im Focus: Navigationssystem der Hirnzellen entschlüsselt

Das menschliche Gehirn besteht aus etwa hundert Milliarden Nervenzellen. Informationen zwischen ihnen werden über ein komplexes Netzwerk aus Nervenfasern übermittelt. Verdrahtet werden die meisten dieser Verbindungen vor der Geburt nach einem genetischen Bauplan, also ohne dass äußere Einflüsse eine Rolle spielen. Mehr darüber, wie das Navigationssystem funktioniert, das die Axone beim Wachstum leitet, haben jetzt Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) herausgefunden. Das berichten sie im Fachmagazin eLife.

Die Gesamtlänge des Nervenfasernetzes im Gehirn beträgt etwa 500.000 Kilometer, mehr als die Entfernung zwischen Erde und Mond. Damit es beim Verdrahten der...

Im Focus: Kohlenstoff-Nanoröhrchen verwandeln Strom in leuchtende Quasiteilchen

Starke Licht-Materie-Kopplung in diesen halbleitenden Röhrchen könnte zu elektrisch gepumpten Lasern führen

Auch durch Anregung mit Strom ist die Erzeugung von leuchtenden Quasiteilchen aus Licht und Materie in halbleitenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen möglich....

Im Focus: Carbon Nanotubes Turn Electrical Current into Light-emitting Quasi-particles

Strong light-matter coupling in these semiconducting tubes may hold the key to electrically pumped lasers

Light-matter quasi-particles can be generated electrically in semiconducting carbon nanotubes. Material scientists and physicists from Heidelberg University...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

10. Uelzener Forum: Demografischer Wandel und Digitalisierung

26.07.2017 | Veranstaltungen

Clash of Realities 2017: Anmeldung jetzt möglich. Internationale Konferenz an der TH Köln

26.07.2017 | Veranstaltungen

2. Spitzentreffen »Industrie 4.0 live«

25.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Basis für neue medikamentöse Therapie bei Demenz

27.07.2017 | Biowissenschaften Chemie

Aus Potenzial Erfolge machen: 30 Rittaler schließen Nachqualifizierung erfolgreich ab

27.07.2017 | Unternehmensmeldung

Biochemiker entschlüsseln Zusammenspiel von Enzym-Domänen während der Katalyse

27.07.2017 | Biowissenschaften Chemie