Mit Memristoren zum künstlichen Gehirn

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Mit Memristoren zum künstlichen Gehirn
Bielefelder Physiker präsentieren ihre Forschung auf der
Hannover Messe
Elektronische Bauteile, die natürliche Nerven imitieren: Daran arbeiten Physiker der Universität Bielefeld. Memristoren nennen sich die Bauteile in Nanogröße. Die Forscher
haben lernfähige Memristoren entwickelt. Sie sollen für den Bau von lernenden
Computern eingesetzt werden, die nach dem Prinzip des Gehirns arbeiten. Vom 7. bis 11.
April stellen die Wissenschaftler ihre Entwicklung auf der Hannover Messe vor – auf dem
Gemeinschaftsstand des Ministeriums für Innovation, Wissenschaft und Forschung des
Landes Nordrhein-Westfalen in Halle 2 (Stand Nr. C32).
Memristoren sind seit 2008 ein Schwerpunkt in dem Bereich „Dünne Schichten und Physik der
Nanostrukturen“ der Universität Bielefeld, in dem sich Forscher vor allem mit magnetoelektronischen Anwendungen für Sensorik, Informations- und Biotechnologie befassen.
Memristoren bestehen aus feinen Nanoschichten und können genutzt werden, um Stromleitungen zu verbinden. Der Memristor gilt seit einigen Jahren als der elektronische Zwilling der
Synapse. Synapsen sind gewissermaßen die Brücken, über die Nervenzellen (Neuronen) miteinander in Kontakt treten. Memristoren sind, ähnlich den Synapsen, selbstständig lernfähig,
weil ihr elektrischer Widerstand von früheren Spannungspulsen abhängt. Durch dieses Verhalten sind sie besonders geeignet für den Einsatz in lernenden Computern, die neuromorph –
sprich: nervenähnlich – funktionieren. An der Universität Bielefeld arbeiten Forscherinnen
und Forscher fachübergreifend daran, Memristoren für den Einsatz in solchen Computern vorzubereiten.
Als Demonstrationsobjekt haben die Physiker in Zusammenarbeit mit Biologen der Universität
Bielefeld eine Schaltung mit Memristoren konzipiert, die nervenähnlich aufgebaut ist. Mit
dieser Schaltung lässt sich zum Beispiel das Prinzip des Pawlowschen Hundes imitieren. In
seinem klassischen Experiment zeigte der Mediziner Iwan Petrowitsch Pawlow, dass sich ein
Hund mit Futter und einem Glöckchen so konditionieren lässt, dass nach einiger Zeit nur der
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Glockenton bei ihm einen Speichelfluss auslöst. Das Demonstrationsobjekt zeigt: Nur drei miteinander verschaltete Memristoren sind nötig, um dieses Nervenverhalten nachzuahmen.
Die Forschung zu Memristoren an der Fakultät für Physik gehört zum Forschungsschwerpunkt
„Molekular- und Nanowissenschaften“ (Molecular and Nano Sciences) der Universität Bielefeld. In diesem breiten Feld hat sich die Universität mit einem fokussierten Profil an den
Schnittstellen zwischen Physik, Chemie, Biologie und Bioinformatik national und international
positioniert. Die aktuellen Forschungen reichen von Nanoschichten und Einzelmolekülprozessen bis hin zu bakteriellen, pflanzlichen und tierischen Zellen.
Weitere Informationen im Internet:
www.spinelectronics.de
Kontakt:
PD Dr. Andy Thomas, Universität Bielefeld
Fakultät für Physik
Telefon: 0521 106-2540
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Lernfähiges Nano-Bauelement: 600 Mal dünner als das Haar eines Menschen ist der Bielefelder Memristor, hier eingebaut in einen Chip. Foto: Universität Bielefeld
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