Neuromorphe Computer mit memristiven Bauelementen

Für ein neues Forschungsprojekt orientiert man sich an der Funktionsweise des menschlichen Gehirns, denn bisher sind selbst Großrechner noch nicht in der Lage, Gehirnprozesse in Echtzeit zu simulieren, denn deren Dichte an Verbindungen ist extrem hoch und daher einmalig. Zugleich benötigt das Gehirn sehr wenig Energie und dient damit als Vorbild für die Rechner von übermorgen, wobei diese neuromorphen Computer daher das Potenzial besitzen, zur Rechnergeneration der Zukunft zu werden.

Die grundlegende Funktionsweise des biologischen Gehirns sollte aber auf Basis von neuen Materialien und Bauelementen als Grundlage für innovative Computerarchitekturen eingesetzt werden können. Man setzt dabei auf energieeffiziente, memristive Bauelemente. Aus internationalen Studien geht hervor, dass sich diese speziellen Bauelemente grundsätzlich dazu eignen, als künstliche Synapsen in künftigen neuromorphen Computern zu fungieren. Aus Sicht der Experten könnten sie als lokale, nichtflüchtige Speicher deutlich energieeffizientere Rechnerkonzepte ermöglichen. Eine interdisziplinäre Zusammenarbeit über verschiedene Fachrichtungen hinweg ist für den Aufbau von neuromorphem Computing notwendig bzw. auch die Vernetzung mit internationalen Partnern.

Ein Memristor – ein Kofferwort aus englisch memory und resistor – ist ein hypothetisches passives elektrisches Bauelement, das zwischen seinen beiden Anschlüssen einen elektrischen Widerstand aufweist, der mit hindurchgeflossener Ladung größer oder kleiner wird, je nach Richtung. Stromlos ist die Spannung null und der Widerstand bleibt erhalten. Der Memristor wird neben dem Widerstand, dem Kondensator und der Spule als viertes fundamentales passives Bauelement angesehen, doch es wurde gezeigt, dass es nur drei fundamentale passive Bauelemente geben kann und der Memristor ein aktives Bauelement ist. Als Memristoren werden auch verschiedene in der Entwicklung befindliche Bauelemente bezeichnet, die sich näherungsweise so wie postuliert verhalten. Integrierte Schaltungen mit vielen solchen Elementen sollen Datenverarbeitung und -Speicherung vereinen und sich für neuronale Netze eignen.

Literatur

https://de.wikipedia.org/wiki/Memristor