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Montag, 15.03.2010

Das Schwerpunktthema der Woche

MPG-Roboter Rob 
MPG-Roboter Rob
© Ruth Albus/MPG
Ein Roboter mit Köpfchen
Wie lernen künstliche neuronale Netze?

Rob ist so groß wie ein Apfel und rollt auf zwei Rädern durch ein Labyrinth. Robs Hirn steckt
in einem Laptop. Rob lernt dazu. Ständig. Rob ist ein Roboter. Seine Schöpfer arbeiten in der Gruppe Nichtlineare Dynamik von Direktor Theo Geisel am Göttinger Max-Planck-Institut
für Dynamik und Seblstorganisation. Sie wollen herausfinden, wie das mit dem Lernen funktioniert. Und ob sich biologische Systeme mittels künstlicher neuronaler Netze verstehen lassen.


Mathematik ist eine nützliche Angelegenheit: Mit Zahlen und Formeln lassen sich so unterschiedliche Dinge verstehen wie die Geschwindigkeit fallender Körper, Strömungsverhältnisse in einem Windkanal oder das Wesen von Elementarteilchen, die noch niemand mit bloßem Auge gesehen hat. War’s das?

Nein, noch lange nicht: Schon seit geraumer Zeit schalten Mathematiker ihre Laptops und Workstations auch im Dienst ihrer Kollegen von der biologischen Fakultät ein. Auf ihren Bildschirmen stehen heute ganz selbstverständlich auch Fragestellungen aus den Lebenswissenschaften – zum Wachstum eines Tumors bei begrenztem Nahrungsangebot oder zur Statik von Dinosaurierskeletten.

Wo also verläuft der Rubikon für die Zahlenkunst? Im Nachdenken über die Tiefen der menschlichen Psyche? So weit würde man am Max- Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation in Göttingen sicher nicht gehen.

Aber ein Stück weit schon. Denn die Mathematik, die dort betrieben wird – an einem der Institute des Bernstein-Center for Computational Neuroscience Göttingen –, kann mittels einfacher Modelle durchaus etwas zum Verständnis des komplexen Prozesses beitragen, den wir Lernen nennen. Und vielleicht sogar erste Antworten liefern auf die Frage, was in uns vorgeht, wenn wir uns in einem Supermarkt zum Waschmittel durchschlagen oder einfach nur einen Schritt vor den anderen setzen wollen.

Inhalt:
Das Gehirn steckt im Laptop
Roboter Rob und sein neuronales Netz
Die Black Box des Mathematikers
Vom Neuron zur Software
Die Formel hinter dem Netzwerk
Funktionsweise künstlicher neuronaler Netze
Komplexität ohne Grenzen?
Leistungen und Grenzen neuronaler Netze
Mit 100 Neuronen durch ein Labyrinth
Komplexes Verhalten aus einfachen Strukturen
Immer an der Wand lang…
Homöostasen als ergonomische Lösung
Rob – gefangen in der Depression
Wenn destabilisierende Effekte positiv wirken
Neue Prothesen in Sicht?
Von der Forschung in die Praxis
Kein Stein der Weisen
Das Gehirn bleibt rätselhaft
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