Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mit ungenauen Chips zum künstlichen Gehirn

14.05.2014

Forscherin der Universität Bielefeld und internationale Kollegen stellen Analyse vor

Welche Schaltkreise und Chips eignen sich für den Bau von künstlichen Gehirnen und verbrauchen dabei möglichst wenig Strom?


Juniorprofessorin Dr. Elisabetta Chicca arbeitet an der Entwicklung von künstlichen Nervensystemen. Foto: CITEC/Universität Bielefeld

Foto: CITEC/Universität Bielefeld

Das hat Juniorprofessorin Dr. Elisabetta Chicca vom Exzellenzcluster Kognitive Interaktionstechnologie (CITEC) der Universität Bielefeld zusammen mit Kollegen aus Italien und der Schweiz untersucht. Eine überraschende Erkenntnis: Für den Bau von künstlichen Nervensystemen sind Konstruktionen besonders geeignet, die außer digitalen Schaltkreisen auch analoge kompakte und ungenaue Schaltkreise nutzen.

Solche Konstruktionen eignen sich besser als Anordnungen mit nur digitalen Schaltkreisen oder präzisen analogen Chips, die dafür aber stromhungrig sind. Die Studie wird in dem Magazin „Proceedings of the IEEE“ veröffentlicht. Eine Vorabversion wurde jetzt online gestellt.

Elisabetta Chicca leitet die Forschungsgruppe „Neuromorphic Behaving Systems“ (Neuromorphe Verhaltenssysteme). Zu den Zielen ihrer Arbeit gehört es, Roboter und andere technische Systeme möglichst selbstständig und lernfähig zu machen. Ihr Vorbild für die Entwicklung von künstlichen Gehirnen sind die biologischen Nervensysteme von Menschen und Tieren.

„Umweltreize werden in biologischen Nervensystemen von Menschen und Tieren ganz anders verarbeitet als in modernen Computern“, sagt Chicca. „Biologische Nervensysteme organisieren sich selbst, sie passen sich an und sie lernen. Dabei verbrauchen sie im Vergleich zu Computern sehr wenig Energie und ermöglichen komplexe Fähigkeiten wie Entscheidungsfindung, die Erkennung von Assoziationen und von Mustern.“

Die Neuroinformatikerin versucht, biologische Prinzipien für den Bau von künstlichen Nervensystemen nutzbar zu machen. So haben sie und ihre Kollegen für die jetzt veröffentlichte Studie untersucht, mit welchen Schaltkreisen sich Synapsen elektronisch nachbilden lassen.

Synapsen dienen als „Brücken“ zur Übertragung von Signalen zwischen Nervenzellen. Außerdem hat das Forschungsteam analysiert, mit welchen Schaltkreisen sich die so genannte Plastizität der biologischen Nerven imitieren lässt. Plastizität beschreibt die Fähigkeit von Nervenzellen, Synapsen und Hirnarealen ihre Eigenschaften je nach Verwendung anzupassen. So sind bei Sportlern bestimmte Hirnareale stärker vernetzt als bei Nicht-Sportlern.

Auch Lösungen für die Steuerung eines künstlichen Nervensystems stellen die vier Forscherinnen und Forscher vor. Sie präsentieren eine Software, auf deren Grundlage sich Programme schreiben lassen, um die Schaltkreise und Chips eines „Elektronenhirns“ zu steuern.

Für ihre Studie kooperierte Elisabetta Chicca mit ihren Kollegen Chiara Bartolozzi PhD (Italian Institute of Technology – IIT), Professor Dr. Giacomo Indiveri und Fabio Stefanini PhD (beide Institut für Neuroinformatik der Universität Zürich und Eidgenössische Technische Hochschule Zürich, Schweiz).

Originalveröffentlichung:
Elisabetta Chicca, Fabio Stefanini, Chiara Bartolozzi, Giacomo Indiveri: Neuromorphic Electronic Circuits for Building Autonomous Cognitive Systems. Proceedings of the IEEE, http://dx.doi.org/10.1109/JPROC.2014.2313954, online erschienen am 1. Mai 2014.

Kontakt:
Jun.-Prof. Dr. Elisabetta Chicca, Universität Bielefeld
Exzellenzcluster Kognitive Interaktionstechnologie (CITEC)
Telefonkontakt über die CITEC-Geschäftsstelle: 0521 106-6562
E-Mail: chicca@cit-ec.uni-bielefeld.de

Weitere Informationen:

http://dx.doi.org/10.1109/JPROC.2014.2313954
http://www.nbs.cit-ec.uni-bielefeld.de

Jörg Heeren | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Plattformübergreifende Symbiose von intelligenten Objekten im »Internet of Things« (IoT)
09.12.2016 | Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB

nachricht Von Fußgängern und Fahrzeugen: Uni Ulm und DLR sammeln gemeinsam Daten für das automatisierte Fahren
09.12.2016 | Universität Ulm

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Elektronenautobahn im Kristall

Physiker der Universität Würzburg haben an einer bestimmten Form topologischer Isolatoren eine überraschende Entdeckung gemacht. Die Erklärung für den Effekt findet sich in der Struktur der verwendeten Materialien. Ihre Arbeit haben die Forscher jetzt in Science veröffentlicht.

Sie sind das derzeit „heißeste Eisen“ der Physik, wie die Neue Zürcher Zeitung schreibt: topologische Isolatoren. Ihre Bedeutung wurde erst vor wenigen Wochen...

Im Focus: Electron highway inside crystal

Physicists of the University of Würzburg have made an astonishing discovery in a specific type of topological insulators. The effect is due to the structure of the materials used. The researchers have now published their work in the journal Science.

Topological insulators are currently the hot topic in physics according to the newspaper Neue Zürcher Zeitung. Only a few weeks ago, their importance was...

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochgenaue Versuchsstände für dynamisch belastete Komponenten – Workshop zeigt Potenzial auf

09.12.2016 | Seminare Workshops

Ein Nano-Kreisverkehr für Licht

09.12.2016 | Physik Astronomie

Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen

09.12.2016 | Biowissenschaften Chemie