Computerarchitekturen nach dem Vorbild des Gehirns

Die Entwicklung fundamental neuer, dem Gehirn nachempfundener Computerarchitekturen steht im Mittelpunkt der Forschungsarbeit eines Wissenschaftler‐Konsortiums, dem 13 Arbeitsgruppen aus sechs Ländern Europas angehören. Beteiligt sind Neurobiologen, Computerwissenschaftler, Physiker und Ingenieure, die sich in dem Projekt „BrainScaleS“ zusammengeschlossen haben. Das Verbundvorhaben wird von der Europäischen Kommission in den Jahren 2011 bis 2014 mit insgesamt 8,5 Millionen Euro gefördert. Die Koordination liegt bei Karlheinz Meier vom Kirchhoff‐Institut für Physik der Universität Heidelberg.

Die im „BrainScaleS“‐Konsortium kooperierenden Wissenschaftler wollen gemeinsam eine sogenannte neuromorphe Forschungsanlage entwickeln, aufbauen und betreiben. Als „neuromorph“ werden Systeme bezeichnet, die auf den elektronischen Modellen neuronaler Schaltkreise basieren. In ihrem Aufbau orientieren sie sich an neurobiologischen Strukturen des Nervensystems und funktionieren daher fundamental anders als numerische Simulationen auf konventionellen Hochleistungscomputern. „Neuromorphe Systeme sollten wichtige Eigenschaften des Gehirns aufweisen: Fehlertoleranz, Lernfähigkeit und einen sehr geringen Energieverbrauch“, erläutert Karlheinz Meier.

Die geplante neuromorphe Forschungsanlage wird mehr als eine Million elektronische und biologisch inspirierte Neurone mit fast einer Milliarde lernfähiger Synapsen zu beliebigen Architekturen zusammenfügen können. Das System wird etwa 10.000 Mal schneller laufen als das biologische Vorbild und so ein ideales Gerät für die Erforschung möglicher Netzwerkarchitekturen sein. Ein Nutzerzugang über das Internet ist geplant. Die bisher geplanten Experimente umfassen sowohl biologisch motivierte Schleifen von Wahrnehmung und Aktion als auch Versuche zur Verarbeitung generischer, nicht‐biologischer Daten.

Das „BrainScaleS“‐Vorhaben baut auf dem 2010 erfolgreich abgeschlossenen und ebenfalls von Karlheinz Meier koordinierten Vorgängerprojekt „Fast Analog Computing with Emergent Transient States“ (FACETS) auf. Heidelberg übernimmt im neuen Projekt die führende Rolle beim Entwurf, Aufbau und Betrieb der neuromorphen Forschungsanlage. BrainScaleS wird im Rahmen des Programms „Future and Emerging Technologies“ (FET) der Europäischen Union gefördert. Im Mittelpunkt des FET‐Programms steht die Entwicklung zukunftsweisender Technologien. Die in Heidelberg angesiedelten Arbeiten werden mit zwei Millionen Euro gefördert.

Informationen über „BrainScaleS“ können auf der Projekt‐Webseite unter der Adresse http://www.BrainScaleS.eu abgerufen werden.

Kontakt:
Prof. Dr. Karlheinz Meier
Kirchhoff‐Institut für Physik
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