Forscher tüfteln an künstlichen Neuronen

Rüschlikon. Das Gehirn ist der energieeffizienteste Computer überhaupt. Damit die Technik diesem biologischen Vorbild näherkommt, tüfteln Wissenschafter an künstlichen Neuronen. IBM-Forschende haben nun erstmals solche Mikro-Einheiten geschaffen, die wie ihre natürlichen Vorbilder zufällig feuern und dadurch ultraschnelle Signale verarbeiten können.

Die Entwicklung stelle einen wichtigen Schritt hin zu energieeffizienten neuromorphen Computern dar, teilte das IBM-Forschungszentrum in Rüschlikon in der Schweiz mit. Die künstlichen Neuronen beruhen auf Phasenwechselmaterialien, die durch elektrische Impulse innerhalb von Nanosekunden von einer Phase in die andere wechseln – zum Beispiel von amorph zu kristallin.Dabei wechseln sie von einer ungeordneten in eine geordnete atomare Struktur, was sich auf ihren elektrischen Widerstand auswirkt: Bei ungeordneter Struktur ist ihr Widerstand hoch, also ihre Leitfähigkeit gering, bei geordneter ist der Widerstand gering und die Leitfähigkeit hoch. Solche Phasenwechselmaterialien werden seit Jahren für Speicheranwendungen erforscht.

Biologische Vorbilder

Nun ist es den Wissenschaftern gelungen, Phase-Change-Neuronen aus Germanium-Antimon-Tellurid zu erzeugen – einem Material, das zum Beispiel bei wiederbeschreibbaren Blu-ray-Discs zum Einsatz kommt. Das Besondere an diesen künstlichen Neuronen ist jedoch, dass sie ähnlich wie ihre biologischen Vorbilder zufällig feuern. Wie das Team nun im Fachjournal „Nature Nanotechnology“ berichtet, überstanden die Neuronen Milliarden von Phasenwechseln, könnten also mehrere Jahre in Betrieb sein. Interessant wäre die Technologie beispielsweise, um Sensordaten schnell und energiesparend zu verarbeiten oder auch für das sogenannte Internet der Dinge, in welchem Geräte miteinander kommunizieren.