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Micron Document

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<title>Neuromorphic Engineering</title>

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<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">Neuromorphic Engineering</span></h1>

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<div id="mw-content-text" class="mw-body-content mw-content-ltr" lang="de" dir="ltr"><div class="mw-content-ltr mw-parser-output" lang="de" dir="ltr"><p><span lang="en"><b>Neuromorphic Engineering</b></span> (engl.) ist eine neue interdisziplinäre Richtung biologisch inspirierter Physik, Mathematik, Informatik und Ingenieurwissenschaften zur Entwicklung <a href="K%C3%BCnstliches_neuronales_Netz" title="Künstliches neuronales Netz">neuraler Systeme</a> und der Verbesserung der <a href="K%C3%BCnstliche_Intelligenz" title="Künstliche Intelligenz">künstlichen Intelligenz</a>. Dies dient der Entwicklung von Anwendungen wie dem maschinellen Sehen, „<span lang="en">head-eye systems</span>“, maschinellem Hörverstehen, sowie autonomen Robotern.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Forschungsschwerpunkte">Forschungsschwerpunkte</h2></div>

<ul><li>Das europaweite interdisziplinäre Forschungsprojekt FACETS hat zum Ziel, neuartige biologie-inspirierte Rechenkonzepte zu entwickeln, die sich von herkömmlichen <a href="Informationstechnik" title="Informationstechnik">IT-Systemen</a> basierend auf dem <a href="Turingmaschine" title="Turingmaschine">Turing</a>-Modell grundsätzlich unterscheiden. Im Mittelpunkt des Projekts steht die Entwicklung einer neuromorphen, analogen Hardwarearchitektur in <a href="VLSI" class="mw-redirect" title="VLSI">VLSI</a> Technologie zur Simulation makroskopischer Teile der <a href="Gro%C3%9Fhirnrinde" title="Großhirnrinde">Großhirnrinde</a>. Das Projekt wird finanziert von der <a href="Europ%C3%A4ische_Kommission" title="Europäische Kommission">Europäischen Kommission</a> im Rahmen des 6. <a href="Forschungsrahmenprogramm" title="Forschungsrahmenprogramm">Forschungsrahmenprogramms</a>.</li>

<li>Kwabena Boahen, Neuroingenieur an der <a href="Stanford_University" title="Stanford University">Stanford University</a>, will mit Hilfe von <a href="Neuromorphing" title="Neuromorphing">Neuromorphing</a> eine Schaltung mit etwa einer Million künstlicher Neuronen aus Silizium herstellen.</li>

<li>Das Korea Advanced Institute of Technology arbeitet seit 1998 mit Kollegen an einer naturgetreuen Nachbildung menschlicher Sinnesorgane samt Signalverarbeitung genannt <i>Artificial Brain</i>. Geleitet wird das Projekt von Soo-Young Lee. Hierbei sind zwei Kameras beweglich aufgehängt. Die Signale der Kameras werden von Schaltungen weiterverarbeitet, die der menschlichen Netzhaut nachempfunden sind. Zwei Mikrofone sind an verbesserte <a href="Cochleaimplantat" class="mw-redirect" title="Cochleaimplantat">Cochlear-Chips</a> angeschlossen. Dadurch wird ein Teil der Informationsverarbeitung in die Sensoren ausgelagert, wodurch die nachgeschaltete informationsverarbeitende Instanz entlastet wird. Zusätzlich kann die Information <a href="Aufmerksamkeit" title="Aufmerksamkeit">aufmerksamkeitsgesteuert</a> gefiltert werden. Die Entscheidungsfindung welche Information hierbei relevant ist, soll in weiteren Schritten durch eine <a href="Emotion" title="Emotion">Emotions</a>-<a href="Funktion_(Mathematik)" title="Funktion (Mathematik)">Funktion</a> bestimmt werden.</li>

<li>Das <i><a href="Blue_Brain" title="Blue Brain">Blue Brain</a></i>-Projekt an der <a href="Eidgen%C3%B6ssische_Technische_Hochschule_Lausanne" class="mw-redirect" title="Eidgenössische Technische Hochschule Lausanne">Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne</a> simuliert das Zusammenspiel von etwa 10<sup>6</sup> vollständig realistisch nachgebildeten Neuronen eines Rattenhirns auf einem Hochleistungsrechner. Geleitet wird das Projekt von <a href="Henry_Markram" title="Henry Markram">Henry Markram</a>.</li>

<li><a href="IBM" title="IBM">IBM</a> Cognitive Computing unterhält das Programm SyNAPSE, bei dem ein Katzengehirn mit etwa 10<sup>9</sup> nicht-vollständig-realistischen Neuronen simuliert wird. Geleitet wird das Projekt von Dharmendra Mohda.</li>

<li>Die Brain Corporation unter der Leitung von Eugene M. Izhikevich simuliert etwa 10<sup>10</sup> Neuronen, was der Größenordnung des <a href="Gehirn#Menschliches_Gehirn" title="Gehirn">menschlichen Gehirns</a> entspricht. Diese Neuronen sind jedoch zufällig verknüpft und erfüllen keine konkrete Funktion.</li>

<li>Das <a href="National_Institutes_of_Health" title="National Institutes of Health">NIH</a> unterhält das <a href="Human_Connectome_Project" title="Human Connectome Project">Human Connectome Project</a>, welches die großräumigen Nervenverbindungen im Gehirn erforscht.</li>

<li>Die <a href="University_of_Waterloo" title="University of Waterloo">University of Waterloo</a> arbeitet an dem „funktionalen Gehirnmodell“ Spaun, welches auf dem Nengo-Framework beruht und aus 2,5·10<sup>6</sup> Neuronen besteht und mehrere verschiedene Aufgaben ohne Änderungen erfüllen kann.</li>

<li>Ein Schwerpunkt ist die Entwicklung „<a href="Memristor" title="Memristor">Memristoren</a>“ – 2020 entwickelten Forscher etwa einen Memristor, der bei elektrischen Spannungen von unter 100 mV funktioniert. Der „Memory Transistor“ aus leitfähigen <a href="Mikrobielle_Nanodr%C3%A4hte" title="Mikrobielle Nanodrähte">mikrobiellen Nanodrähten</a> des <i><a href="Geobacter_sulfurreducens" title="Geobacter sulfurreducens">Geobacter sulfurreducens</a></i> Bakteriums erlaubt den Betrieb durch <a href="Aktionspotenzial" class="mw-redirect" title="Aktionspotenzial">Aktionspotenziale</a> von natürlichen <a href="Neuron" class="mw-redirect" title="Neuron">Neuronen</a> und kann <a href="Biosensor" title="Biosensor">Biosensor</a>-Signale lokal verarbeiten. Die Technologie könnte für Gehirn-inspiriertes Computing und/wie <a href="Brain-Computer-Interface" title="Brain-Computer-Interface">direkte Kommunikation mit biologischen Gehirnzellen</a> eingesetzt werden.<sup id="cite_ref-1" class="reference"><a href="#cite_note-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-2" class="reference"><a href="#cite_note-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-3" class="reference"><a href="#cite_note-3"><span class="cite-bracket">[</span>3<span class="cite-bracket">]</span></a></sup></li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Siehe_auch">Siehe auch</h2></div>

<ul><li><a href="Neuromorphe_Chips" class="mw-redirect" title="Neuromorphe Chips">Neuromorphe Chips</a></li>

<li><a href="Neuromorphing" title="Neuromorphing">Neuromorphing</a></li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einzelnachweise">Einzelnachweise</h2></div>

<li id="cite_note-1"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-1">↑</a></span> <span class="reference-text"> <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.independent.co.uk/life-style/gadgets-and-tech/news/brain-computing-memory-artificial-synapse-memristor-a9473671.html"><cite>Scientists create tiny devices that work like the human brain</cite></a> In: <cite>The Independent</cite>, 20. April 2020. Abgerufen am 17. Mai 2020 (englisch).<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rft.type=newspaperArticle&rft.subject=News&rft.title=Scientists+create+tiny+devices+that+work+like+the+human+brain&rft.identifier=https%3A%2F%2Fwww.independent.co.uk%2Flife-style%2Fgadgets-and-tech%2Fnews%2Fbrain-computing-memory-artificial-synapse-memristor-a9473671.html&rft.source=The+Independent&rft.date=2020-04-20&rft.language=en"> </span></span>

</li>

<li id="cite_note-2"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-2">↑</a></span> <span class="reference-text"> <a rel="nofollow" class="external text" href="https://phys.org/news/2020-04-unveil-electronics-mimic-human-brain.html"><cite>Researchers unveil electronics that mimic the human brain in efficient learning</cite></a> In: <cite>phys.org</cite>. Abgerufen am 17. Mai 2020 (englisch).<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rft.type=newspaperArticle&rft.subject=News&rft.title=Researchers+unveil+electronics+that+mimic+the+human+brain+in+efficient+learning&rft.identifier=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2020-04-unveil-electronics-mimic-human-brain.html&rft.source=phys.org&rft.language=en"> </span></span>

</li>

<li id="cite_note-3"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-3">↑</a></span> <span class="reference-text">Tianda Fu, Xiaomeng Liu, Hongyan Gao, Joy E. Ward, Xiaorong Liu, Bing Yin, Zhongrui Wang, Ye Zhuo, David J. F. Walker, J. Joshua Yang, Jianhan Chen, Derek R. Lovley, Jun Yao: <cite style="font-style:italic">Bioinspired bio-voltage memristors</cite>. In: <cite style="font-style:italic">Nature Communications</cite>. 11. Jahrgang, <span style="white-space:nowrap">Nr.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>1</span>, 20. April 2020, <span style="white-space:nowrap">S.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>1861</span>, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1038/s41467-020-15759-y">10.1038/s41467-020-15759-y</a></span>, <a class="external mw-magiclink-pmid" rel="nofollow" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/32313096?dopt=Abstract">PMID 32313096</a>, <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7171104/">PMC 7171104</a> (freier Volltext), <a href="Bibcode" title="Bibcode">bibcode</a>:<a rel="nofollow" class="external text" href="https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2020NatCo..11.1861F">2020NatCo..11.1861F</a>.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Ajournal&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Neuromorphic+Engineering&rft.atitle=Bioinspired+bio-voltage+memristors&rft.au=Tianda%26%2332%3BFu%2C%26%2332%3BXiaomeng%26%2332%3BLiu%2C%26%2332%3BHongyan%26%2332%3BGao%2C+...&rft.date=2020-04-20&rft.doi=10.1038%2Fs41467-020-15759-y&rft.genre=journal&rft.issue=1&rft.jtitle=Nature+Communications&rft.pages=1861&rft.pmc=7171104&rft.pmid=32313096&rft.volume=11.+Jahrgang" style="display:none"> </span></span>

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