22.05.2019

Chip arbeitet ähnlich wie das Gehirn

Münster – Eine Technologie, die wie das menschliche Hirn funktionieren soll – daran sind Forscher aus Münster beteiligt. Sie entwickelten einen Chip mit, auf dem sich ein Netz aus künstlichen Neuronen und Synapsen erstreckt. Eingesetzt werden könne der Mikrochip in der medizinischen Diagnostik, teilt die Westfälische Wilhelms-Universität (WWU) Münster mit.

Beteiligt an der Hardware sind neben den Münsteranern Forschern die britischen Universitäten Oxford und Exeter.
Auf den Mikrochips seien Wellenleiter platziert, die Licht übertragen können, erklärt die WWU mit. Diese Lichtwellenleiter bestückten die Forscher mit sogenannten Phasenwechselmaterialien. Sie können ihre Eigenschaften drastisch verändern – je nachdem, in welchem Phasenzustand sie sich befinden. So wechseln die Materialien zwischen einem kristallinen Zustand, in dem sich ihre Atome auf regelmäßige Weise anordnen, und einem amorphen Zustand, in dem sich ihre Atome auf unregelmäßige Weise organisieren. Die Phasenveränderung könne durch Licht ausgelöst werden, indem ein Laserstrahl das Material erhitzt. „Dadurch, dass das Material so stark reagiert und seine Eigenschaften drastisch verändert, eignet es sich gut, um Synapsen und die Erregungsübertragung zwischen zwei Neuronen nachzuahmen“, sagt WWU-Forscher Johannes Feldmann.
In ihrer aktuellen Studie sei es den Forschern zum ersten Mal gelungen, viele nanostrukturierte Phasenwechselmaterialien zu einem neurosynaptischen Netzwerk zusammenzuschließen. Die Wissenschaftler hätten einen Chip mit vier künstlichen Neuronen und insgesamt 60 Synapsen entwickelt. Um zu testen, inwiefern das System in der Lage ist, Muster zu erkennen, versorgten die Forscher es mit Informationen in Form von Lichtpulsen und wandten zwei verschiedene Algorithmen des maschinellen Lernens an. „Bei den beiden eingesetzten Algorithmen – sowohl beim sogenannten überwachten als auch beim unüberwachten Lernen – war das künstliche Netzwerk am Ende in der Lage, anhand von vorgegebenen Lichtmustern ein jeweils gesuchtes Muster zu erkennen“, teilt die WWU mit.
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