Informatiker lassen sich von Mutter Natur inspirieren
Auf dem Weg zu einer neuen Computergeneration erforschen EU-finanzierte Forscher das Gehirn des Menschen. BRAIN-I-NETS ("Novel brain-inspired learning paradigms for large-scale neuronal networks") - einem Projekt innerhalb des Themenbereichs Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) des Siebten Rahmenprogramms (RP7) - wurden zu diesem Zweck 2 Mio. EUR zugewiesen. Die Projektpartner verfolgen die Vision einer nächsten Generation intelligenter Maschinen, die mitdenken und aktiv dazulernen können, und wollen sich von den natürlichen Lernmechanismen im Gehirn inspirieren lassen. "Im Gegensatz zu heutigen Computern führt das Gehirn kein fixes Programm aus, sondern passt Funktionen immer wieder an und programmiert diese neu", erläutern Dr. Wolfgang Maass und Projektkoordinator Robert Legenstein vom Institut für Grundlagen der Informationsverarbeitung (IGI) an der Technischen Universität Graz in Österreich. "Viele dieser Effekte sind noch nicht erklärt." Das menschliche Gehirn besteht aus einem Netzwerk mehrerer Milliarden Nervenzellen, die über Kontaktstellen - die sogenannten Synapsen - miteinander verbunden sind. Diese verändern sich ständig; man bezeichnet das als synaptische Plastizität. Eben diese Plastizität steckt hinter der Fähigkeit des Gehirns selbstständig zu denken und zu lernen. So haben sich bereits viele Informatiker daran versucht, die Gestaltung von Computersystemen auf natürliche neuronale Netzwerke zurückzuführen. Jedoch waren frühere Versuche, die natürliche Lernfähigkeit des Gehirns auf diese Weise zu imitieren, nicht recht von Erfolg gekrönt, da den Forschern wichtige Informationen dazu fehlten, auf welche Weise unser Gehirn eigentlich lernt. Die Projektpartner dazu: "Im Gehirn umgesetzte Lernmechanismen scheinen sehr viel robuster und flexibler als die derzeit in neuronal basierten Computersystemen eingesetzten Mechanismen zu sein." In letzter Zeit haben es neue Verfahren der Neurowissenschaften den Forschern erlaubt, in vivo zu verfolgen, was eigentlich in einem lernenden Gehirn vor sich geht. Die ersten Resultate dieser Experimente lassen erkennen, dass die Grundlagen der synaptischen Plastizität wohl umgeschrieben werden müssen. Die BRAIN-I-NETS-Projektpartner werden die beim Lernen im Gehirn ablaufenden Prozesse untersuchen, die diese Prozesse beeinflussenden Regeln analysieren und sie auf Computersysteme anwenden. Letztendlich besteht das Ziel darin, "neue Gestaltungsprinzipien für adaptive, rekonfigurierbare, sehr große Hardwaresysteme zu entwickeln, bei denen neuartige Lernregeln umgesetzt werden, die von lebenden biologischen neuralen Netzen inspiriert sind." Viele der bei BRAIN-I-NETS eingesetzten Tools wurden innerhalb des FACETS-Projekts ("Fast analog computing with emergent transient states") entwickelt, das unter dem Sechsten Rahmenprogramm (RP6) finanziert wurde. Partner in dem auf drei Jahre angelegten Projekt BRAIN-I-NETS sind neben der Technischen Universität Graz das Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Frankreich, die Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, Deutschland, die Universität Zürich und die Eidgenössische Technische Hochschule Lausanne (Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, EPFL), Schweiz, sowie das University College London (UCL), Vereinigtes Königreich.
Länder
Österreich, Schweiz, Deutschland, Frankreich, Vereinigtes Königreich