Projektbeschreibung
Was uns eine einzelne Zelle über das Lernen beibringen kann
Lernen wird oft mit dem Gehirn und Neuronen in Verbindung gebracht. Doch die Fähigkeit, auf wiederholte Signale zu reagieren, könnte eine fundamentalere Eigenschaft der Materie selbst sein. Das Verständnis dafür, wie solche Lernprozesse entstehen, könnte neue Möglichkeiten in der Materialwissenschaft und Medizin eröffnen. In diesem Kontext wird das ERC-finanzierte Projekt LearningMatters den einzelligen Organismus Physarum untersuchen, der verzweigte Netzwerke bildet, jedoch über kein Gehirn verfügt. Signale breiten sich in Form von Strömungen und chemischen Veränderungen durch die röhrenförmige Struktur aus, und der Organismus passt sich an, indem er die mechanischen Eigenschaften seiner Wände verändert. Durch die Nachbildung ähnlicher Mechanismen in weichen Materialien wie Hydrogelen zielt das Projekt darauf ab, „Lernmaterie“ zu entwickeln, das eines Tages neue biomedizinische Technologien, einschließlich fortschrittlicher Gewebeimplantate, unterstützen könnte.
Ziel
How many times have you wished you could simply pause your brain, only to find, to your frustration, that it is still busy, revisiting and processing inputs?
Response to continual inputs is normal and essential, it is how we learn. In fact, any matter continually responds to input. Yet, our understanding of learning struggles with continual input.
I here break with the current focus on the brain to uncover the physics of continual learning matter instead by investigating the emergence of learning bottom-up in life reduced in complexity to a network-shaped single cell – Physarum.
Lacking any neurons, flows flushing throughout Physarum’s tubular network propagate input packaged as chemical concentration and flow shear force. Tube wall visco-elasticity re-organises in response – continually – learning its future response. Such mechanical learning serves as the blueprint for implementing learning in soft matter, as Physarum’s responsiveness in wall visco-elasticity has its soft matter twin in synthetic hydrogels.
Implementing Physarum’s learning mechanics, cast in the language of theoretical physics, directly into soft matter, I uncover the physics of continual learning matter and, thus, develop biocompatible learning matter. My ambitious aim requires an interdisciplinary approach spanning biology, soft matter, and theoretical physics to
1) reveal how Physarum learns as its matter mechanically responds to input,
2) manufacture synthetic, soft matter flow networks that mimic Physarum’s learning mechanics,
3) derive a theory of continual learning from both biological and soft matter learning data to identify how learned behaviour is selected to last or vanish and
4) apply soft matter learning to initiate proof-of-concept vascularised tissue implants.
My conceptual insight may inspire artificial intelligence but unfolds its ground-breaking power by making learning available in biocompatible soft matter with massive potential for medical treatment with tissue implants.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: Das European Science Vocabulary.
Die Klassifikation dieses Projekts wurde von Menschen validiert.
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: Das European Science Vocabulary.
Die Klassifikation dieses Projekts wurde von Menschen validiert.
- Naturwissenschaften Informatik und Informationswissenschaften künstliche Intelligenz maschinelles Lernen unüberwachtes Lernen
- Naturwissenschaften Biowissenschaften biologische Verhaltenswissenschaften Ethologie biologische Wechselwirkung
- Medizin- und Gesundheitswissenschaften Medizinische Biotechnologie Implantate
Schlüsselbegriffe
Schlüsselbegriffe des Projekts, wie vom Projektkoordinator angegeben. Nicht zu verwechseln mit der EuroSciVoc-Taxonomie (Wissenschaftliches Gebiet).
Schlüsselbegriffe des Projekts, wie vom Projektkoordinator angegeben. Nicht zu verwechseln mit der EuroSciVoc-Taxonomie (Wissenschaftliches Gebiet).
Programm/Programme
Mehrjährige Finanzierungsprogramme, in denen die Prioritäten der EU für Forschung und Innovation festgelegt sind.
Mehrjährige Finanzierungsprogramme, in denen die Prioritäten der EU für Forschung und Innovation festgelegt sind.
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HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC)
HAUPTPROGRAMM
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Thema/Themen
Aufforderungen zur Einreichung von Vorschlägen sind nach Themen gegliedert. Ein Thema definiert einen bestimmten Bereich oder ein Gebiet, zu dem Vorschläge eingereicht werden können. Die Beschreibung eines Themas umfasst seinen spezifischen Umfang und die erwarteten Auswirkungen des finanzierten Projekts.
Aufforderungen zur Einreichung von Vorschlägen sind nach Themen gegliedert. Ein Thema definiert einen bestimmten Bereich oder ein Gebiet, zu dem Vorschläge eingereicht werden können. Die Beschreibung eines Themas umfasst seinen spezifischen Umfang und die erwarteten Auswirkungen des finanzierten Projekts.
Finanzierungsplan
Finanzierungsregelung (oder „Art der Maßnahme“) innerhalb eines Programms mit gemeinsamen Merkmalen. Sieht folgendes vor: den Umfang der finanzierten Maßnahmen, den Erstattungssatz, spezifische Bewertungskriterien für die Finanzierung und die Verwendung vereinfachter Kostenformen wie Pauschalbeträge.
Finanzierungsregelung (oder „Art der Maßnahme“) innerhalb eines Programms mit gemeinsamen Merkmalen. Sieht folgendes vor: den Umfang der finanzierten Maßnahmen, den Erstattungssatz, spezifische Bewertungskriterien für die Finanzierung und die Verwendung vereinfachter Kostenformen wie Pauschalbeträge.
HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants
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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
Verfahren zur Aufforderung zur Einreichung von Projektvorschlägen mit dem Ziel, eine EU-Finanzierung zu erhalten.
Verfahren zur Aufforderung zur Einreichung von Projektvorschlägen mit dem Ziel, eine EU-Finanzierung zu erhalten.
(öffnet in neuem Fenster) ERC-2025-COG
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Finanzieller Nettobeitrag der EU. Der Geldbetrag, den der Beteiligte erhält, abzüglich des EU-Beitrags an mit ihm verbundene Dritte. Berücksichtigt die Aufteilung des EU-Finanzbeitrags zwischen den direkten Begünstigten des Projekts und anderen Arten von Beteiligten, wie z. B. Dritten.
80333 Muenchen
Deutschland
Die Gesamtkosten, die dieser Organisation durch die Beteiligung am Projekt entstanden sind, einschließlich der direkten und indirekten Kosten. Dieser Betrag ist Teil des Gesamtbudgets des Projekts.