Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Roboter mit Hirn

08.03.2018

fortiss hat für ein Teilprojekt des „Human Brain Project“ einen neuen Simulator entwickelt, mit dem Neurowissenschaftler ihre Hirnmodelle in virtuelle Roboter "verpflanzen" können. Das Besondere dabei: Die virtuellen Roboter sind mit einem Gehirn ausgestattet, das mit so genannten gepulsten neuronalen Netzen arbeitet. Diese sind ihrem biologischen Vorbild näher als die aus dem maschinellen Lernen bekannten neuronalen Netze der ersten Generation. Sie versprechen eine bessere Kodierung von Nervenimpulsen und somit eine feinere Abstimmung von Bewegungen. Die Idee: Wenn Roboter sich ähnlich wie Menschen bewegen, können sie in Zukunft leichter gebaut und sicherer gesteuert werden.

Das menschliche Gehirn zu entschlüsseln und zu simulieren, ist das große Ziel des Human Brain Project (HBP) der Europäischen Kommission. Dabei sollen ebenfalls technologische Werkzeuge entstehen, um das Gehirn sowie das Denken und Verhalten von Menschen und Tieren besser zu verstehen. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen den Bereichen Biologie, Medizin und Informatik zugutekommen. Die Wissenschaftler in diesen Disziplinen erhalten neue Instrumente, um neuartige Therapien für Hirnkrankheiten zu erforschen und neue Computer- und Robotertechnologien zu entwickeln.


Forscher studieren die Bewegungen eines Roboters, dessen Hirnmodell mit gepulsten neuronalen Netzen arbeitet.

Foto: TUM

Informations- und Kommunikationstechnologien spielen eine entscheidende Rolle beim HBP, das in verschiedene Sektionen unterteilt ist. Im Teilprojekt Neurorobotik entsteht für Wissenschaftler eine Hard- und Software-Infrastruktur, um Gehirnmodelle mit Robotern zu verbinden und in virtuellen Welten zu erproben. Die Roboter sollen künftig, so die Vision, über Sensoren eine ähnliche Wahrnehmung und Informationsverarbeitung wie ihre biologischen Vorbilder erreichen.

Gepulste neuronale Netze

Für das Projekt haben Neurowissenschaftler ein Hirnmodell der Maus mit 75 Millionen Neuronen entwickelt. Die fortiss-Informatiker haben es in einer vereinfachten Version in ihrem Roboter-Simulator integriert. Das Besondere am neuartigen Simulator ist, dass das Roboterhirn mit gepulsten neuronalen Netzen arbeitet. Diese bilden das Verhalten von biologischen Nervenzellen nach, die ihre Signale als kurze elektrische Impulse von Zellen zu Zelle übertragen - vergleichbar einem digitalen Code. Neurowissenschaftler können so die Aktivität von Neuronen studieren, während der Roboter sich in der virtuellen Welt bewegt.

„Mit Hilfe des neuen Simulators können die Kollegen die komplexe Verarbeitung von Bewegungen im Gehirn erforschen. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse können wir in zukünftige Roboter- oder Rechnerarchitekturen einbringen“, erläutert fortiss-Gruppenleiter Axel von Arnim.

Vorstellbar sind zahlreiche Anwendungen. Eine naheliegende Umsetzung liegt in der Mensch-Maschine-Interaktion und hier im Bereich der Prothetik. „Für uns ist es ein großer Fortschritt, dass wir künftig die Schnittstelle zwischen Körper und Prothese simulieren können. Dank der gepulsten neuronalen Netze sprechen Prothese und Nerven ,dieselbe Sprache'. So könnten wir die künstlichen Extremitäten schneller optimieren als bisher“, führt der Computerexperte aus.

Hintergrund:
An der Entwicklung der Neurorobotik-Plattform sind Ingenieure von fortiss federführend beteiligt. Kooperationspartner sind die Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), die TU München, die Scuola Superiore Sant'Anna (SSSUP) und das Forschungszentrum Informatik am Karlsruher Institut für Technologie (FZI).

Das von der EU finanzierte HBP startete 2013 und ist in 13 Unterprojekte aufgeteilt. Das Projekt-Konsortium besteht aus über 110 internationalen Forschungseinrichtungen sowie Partnern aus der Wirtschaft. Das Budget beläuft sich auf rund 1,2 Mrd. EUR. Laufzeitende ist 2026.

fortiss ist das Forschungsinstitut des Freistaats Bayern für softwareintensive Systeme und Services mit Sitz in München. Das Institut beschäftigt derzeit rund 130 Mitarbeiter, die in Forschungs-, Entwicklungs- und Transferprojekten mit Universitäten und Technologie-Firmen in Bayern, Deutschland und Europa zusammenarbeiten. Schwerpunkte sind die Erforschung modernster Methoden, Techniken und Werkzeuge der Softwareentwicklung, des Systems- & Service-Engineering und deren Anwendung auf verlässliche, sichere cyber-physische Systeme wie das Internet of Things (IoT). fortiss ist in der Rechtsform einer gemeinnützigen GmbH organisiert. Gesellschafter sind der Freistaat Bayern (als Mehrheitsgesellschafter) und die Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. www.fortiss.org

Weitere Informationen:

Video: 1.3 NRP Frontend demo
https://www.fortiss.org/forschung/projekte/human_brain_project/
https://www.humanbrainproject.eu/en/ (englisch)
https://www.humanbrainproject.eu/en/robots/ (englisch)

Dr. Evdoxia Tsakiridou | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Künstliche Intelligenz für die Wissensarbeit
20.11.2018 | FOKUS - Fraunhofer-Institut für Offene Kommunikationssysteme

nachricht Mit maschinellen Lernverfahren Anomalien frühzeitig erkennen und Schäden vermeiden
19.11.2018 | Fraunhofer-Institut für Algorithmen und Wissenschaftliches Rechnen SCAI

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Millimeterwellen für die letzte Meile

ETH-Forscher haben einen Modulator entwickelt, mit dem durch Millimeterwellen übertragene Daten direkt in Lichtpulse für Glasfasern umgewandelt werden können. Dadurch könnte die Überbrückung der «letzten Meile» bis zum heimischen Internetanschluss deutlich schneller und billiger werden.

Lichtwellen eigenen sich wegen ihrer hohen Schwingungsfrequenz hervorragend zur schnellen Übertragung von Daten.

Im Focus: Nonstop-Transport von Frachten in Nanomaschinen

Max-Planck-Forscher entdecken die Nanostruktur von molekularen Zügen und den Grund für reibungslosen Transport in den „Antennen der Zelle“

Eine Zelle bewegt sich ständig umher, tastet ihre Umgebung ab und sendet Signale an andere Zellen. Das ist wichtig, damit eine Zelle richtig funktionieren kann.

Im Focus: Nonstop Tranport of Cargo in Nanomachines

Max Planck researchers revel the nano-structure of molecular trains and the reason for smooth transport in cellular antennas.

Moving around, sensing the extracellular environment, and signaling to other cells are important for a cell to function properly. Responsible for those tasks...

Im Focus: InSight: Touchdown auf dem Mars

Am 26. November landet die NASA-Sonde InSight auf dem Mars. Erstmals wird sie die Stärke und Häufigkeit von Marsbeben messen.

Monatelanger Flug durchs All, flammender Abstieg durch die Reibungshitze der Atmosphäre und sanftes Aufsetzen auf der Oberfläche – siebenmal ist das Kunststück...

Im Focus: Weltweit erstmals Entstehung von chemischen Bindungen in Echtzeit beobachtet und simuliert

Einem Team von Physikern unter der Leitung von Prof. Dr. Wolf Gero Schmidt, Universität Paderborn, und Prof. Dr. Martin Wolf, Fritz-Haber-Institut Berlin, ist ein entscheidender Durchbruch gelungen: Sie haben weltweit zum ersten Mal und „in Echtzeit“ die Änderung der Elektronenstruktur während einer chemischen Reaktion beobachtet. Mithilfe umfangreicher Computersimulationen haben die Wissenschaftler die Ursachen und Mechanismen der Elektronenumverteilung aufgeklärt und visualisiert. Ihre Ergebnisse wurden nun in der renommierten, interdisziplinären Fachzeitschrift „Science“ veröffentlicht.

„Chemische Reaktionen sind durch die Bildung bzw. den Bruch chemischer Bindungen zwischen Atomen und den damit verbundenen Änderungen atomarer Abstände...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Personalisierte Implantologie – 32. Kongress der DGI

19.11.2018 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz diskutiert digitale Innovationen für die öffentliche Verwaltung

19.11.2018 | Veranstaltungen

Naturkonstanten als Hauptdarsteller

19.11.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Feuer und Flamme für coole Funktionen – funktionelle Oberflächenbeschichtung von Rollenware

21.11.2018 | Materialwissenschaften

Ultrakompakte Beschleuniger für Wissenschaft und medizinische Forschung

21.11.2018 | Physik Astronomie

Millimeterwellen für die letzte Meile

21.11.2018 | Energie und Elektrotechnik

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics