TU-Forscher aus Dresden flechten künstliche Neuronen aus Nanodraht

Aus winzigen Nanodraht-Transistoren lassen sich anpassungsfähige Computer bauen, die ähnlich wie das menschliche Gehirn an ihren Aufgaben wachsen. Das haben Nanotech-Forscher der Technischen Universität (TU) Dresden mit internationalen Kollegen nachgewiesen. Solche „neuromorphen“ Rechner werden für Künstliche Intelligenz, in autonom fahrenden Autos, in der Bilderkennung und für andere Analyseaufgaben benötigt, für die klassische Computer zu viel Zeit und Energie verbrauchen. „Eines der erklärten Ziele der Forschung im Bereich des neuromorphen Rechnens besteht darin, die selbstorganisierende und selbstregulierende Natur des Gehirns in Schaltkreisen wie auch in Materialien abzubilden “, erklärte Professor Gianaurelio Cuniberti, der an der TU den Lehrstuhl für Materialwissenschaft und Nanotechnik leitet. Durch ihre Lernfähigkeit können sie auch Aufgaben lösen, für die sie ursprünglich gar nicht gebaut und programmiert wurden. Vorbild menschliches Gehirn: Um dies zu erreichen, haben die Forscher Minischalter (Transistoren) aus winzigen Siliziumdrähten konstruiert und mit einem Silizium-Gel (Sol-Gel) beschichtet, in dem mobile Atomrümpfe (Ionen) umherwandern. Diese Neurotransistoren ähneln den Neuronen im menschlichen Gehirn, die sowohl rechnen wie auch Daten speichern können und zum Beispiel neue Aufgaben-Lösungen lernen, indem sie sich immer neu vernetzen. Insofern simulieren diese künstlichen Neuronen eine wichtige Eigenschaft der Natur: Plastizität. Dies meint die Fähigkeit, den eigenen Aufbau abhängig von Eindrücken und Aufgaben aus der Außenwelt zu verändern. Bei einem klassischen Computer wäre das so, als ob dieser seine Schaltkreise selbst immer wieder umlöten würde. Konstruiert haben die Forscher den neuen Neurotransistor so, dass er perspektivisch in normalen Chipfabriken auch in Serie gehen kann: Auf Siliziumscheiben (Wafer) in der Silicon-on-Insulator-Variante (SOI), wie sie ähnlich auch Globalfoundries Dresden verarbeitet. Am Projekt beteiligt waren neben dem Cuniberti-Team auch Professor Ronald Tetzlaff vom TU-Lehrstuhl Grundlagen der Elektrotechnik, das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf sowie Forscher aus Peking, Kalkutta, Pohang und Berkeley. Von Heiko Weckbrodt

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