Projektbeschreibung
Biomimetischer Chip für integrierte Sensorik und Neuroinformatik
Das EU-finanzierte Projekt InsectNeuroNano zielt auf die Entwicklung innovativer nanophotonischer On-the-Chip-Komponenten für die integrierte Sensorik und Informatik ab, die vom Nervensystem von Insekten inspiriert sind. Die Technologie wird fortschrittliche Kenntnisse über die Neurobiologie von Insekten für Schaltpläne und autonome Navigation mit der Halbleiterfähigkeit von Nanodraht verwenden, um Licht für die Zusammenschaltung zu nutzen. Dabei kommen stabile molekulare Farbstoffe als neuartige Speicherkomponenten und Schalttechnik für die Quanteninformatik zum Einsatz. Als Konzeptnachweise bildet InsectNeuroNano einen Weg für die sensorische Wahrnehmung polarisierten Lichts von Insekten für die Speicherschaltkreise nach, welche Informationen integrieren, um eine kontinuierliche Standortschätzung bereitzustellen. Das Ziel ist letztlich die Herstellung eines Chips, der die Navigation selbstfahrender Fahrzeuge ohne GPS ermöglicht. Die entwickelten neuronalen Komponenten werden dann als Bausteine für ein breites Spektrum von Schaltungen verwendet.
Ziel
We propose nanophotonic on-chip devices for integrated sensing and neural computation, inspired by the insect brain. This will uniquely combine four lines of research: 1) progress in understanding insect neurobiology that provides proven circuit designs to solve significant problems such as autonomous navigation; 2) advanced III-V semiconductor nanowire technology that exploits light to obtain a large number of interconnects with extremely low power consumption; 3) optically efficient stable molecular dyes that can be used for novel memory components; 4) circuit technology developed for quantum computing. As proof of concept, we target the complete pathway from polarised light sensing in the insect eye to the internal compass and memory circuits by which this information is integrated in a continuous accurate estimate of location. Building on verified models, we will first demonstrate that the computational principles can be implemented using overlapping light signals in a nanoscale system, with high error tolerance and orders of magnitude better energy and spatial footprint than present technologies. We will then explore neuromorphic memory functionalities from nanoelectronics and molecular dyes, in parallel with deeper investigation of the memory substrates in the insect brain. The same nanostructures used for computing can be used for optical sensing, and we will develop an integrated sensor and information processing array to extract global orientation information from polarised skylight. The direct outcome will be an energy efficient, robust chip enabling autonomous vehicle navigation without GPS, with many potential applications; but more importantly, the novel neural components we will develop can then be re-assembled into a wide spectrum of circuits to mimic other computations in the insect brain. The technology platform can be integrated with silicon technology and we will demonstrate the pathway to upscaling and commercialization.
Wissenschaftliches Gebiet
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
HORIZON-EIC-2021-PATHFINDEROPEN-01
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22100 Lund
Schweden