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Tausend Kubikmillimeter Kortex

Was bringen die neuen neuronalen Netze?

Hundert oder mehr solcher Systeme können im Prinzip künstliche Netzwerke mit zehn Millionen Neuronen und 100 Milliarden Synapsen realisieren. Dies entspräche tausend Kubikmillimetern Kortex und würde rund zehn Prozent derjenigen Region des menschlichen Kortex ausmachen, die für einen Teil der visuellen Leistung des Menschen verantwortlich ist. Derartige technische und physikalische Entwicklungsarbeiten sind möglich, weil wir im ständigen wissenschaftlichen Austausch mit Kollegen aus der Neurobiologie stehen, was uns in die Lage versetzt, neueste neurobiologische Ergebnisse unmittelbar in elektronische Schaltungen umzusetzen.

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Neue Einblicke in Selbstorganisation und Lernen

Als Ergebnis erhoffen sich die Forscher neue Erkenntnisse auf zwei Arbeitsgebieten, die recht verschieden voneinander sind. Zum einen sollen die Funktionsprinzipien der neuronalen Informationsverarbeitung experimentell untersucht und mit biologischen Resultaten verglichen werden. Aufschlussreiche Erkenntnisse könnten sich vor allem aus der neuen Möglichkeit ergeben, die Dynamik komplexer neuronaler Schaltungen über große Zeitskalen zu verfolgen. Die biologische Zeitskala von Millisekunden bis hin zu Jahren kann durch die neue Elektronik auf Nanosekunden bis Minuten komprimiert werden. Das bietet einen Zugang, um Prozesse der Selbstorganisation und des Lernens zu untersuchen.

Neue Computer-Architekturen

Für den Physiker interessant ist vor allem das zweite Projektziel: das Entwickeln neuer Architekturen zum Verarbeiten von Informationen, in denen Eigenschaften wie Fehlertoleranz und Energieeffizienz bereits „konzeptionell“ eingebaut sind. Für die zukünftige Nutzung neuer Bauelemente, etwa molekulare Schalter oder Kohlenstoff-Nanoröhren, werden solche Konzepte unter Umständen sehr bedeutend – und Computer nach dem Vorbild des menschlichen Gehirns vielleicht doch eines Tages möglich sein.

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Karlheinz Meier / Universität Heidelberg / Ruperto Carola
Stand: 31.10.2008

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Auf dem Weg zum künstlichen Gehirn?
Wissenschaftler arbeiten an Computern nach dem Vorbild des Gehirns

Vom Reiskorn zum Moore‘schen Gesetz
Wie weit ist die Informationstechnologie?

Ähnlich aber grundsätzlich verschieden
Strukturelle Unterschiede zwischen Gehirn und Computer

Kein zentraler Takt
Kommunikation von Nervenzellen im Gehirn

2.500 Gigabyte pro Sekunde
Ist das Gehirn zu komplex für einen „Nachbau“?

Ein Kondensator als Nervenzell-Modell
Analoge Technik simuliert biologische Funktion

Plastizität ist Trumpf
Die Herausforderung der künstlichen Synapsen

Ohne Interdisziplinarität geht es nicht
Projekt verbindet Physiker und Neurobiologen

Tausend Kubikmillimeter Kortex
Was bringen die neuen neuronalen Netze?

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