Künstliche Neuronen simulieren mehrere Hirnregionen – ein Durchbruch hin zu „menschenähnlichen“ Robotern.

Wissenschaftler haben ein künstliches Neuron entwickelt, das die Aktivität vieler verschiedener Hirnregionen nachahmen kann – von der visuellen Verarbeitung bis hin zur Planung und Steuerung von Bewegungen.

Dies wird als wichtiger Fortschritt auf dem Gebiet des neuromorphen Rechnens angesehen, mit dem Ziel, Maschinen zu entwickeln, die in der Lage sind, die Welt wie der Mensch wahrzunehmen und auf sie zu reagieren.

In einer in Nature Communications veröffentlichten Arbeit erklärte ein internationales Team unter der Leitung der Loughborough University (UK) mit Beteiligung des Salk Institute und der University of Southern California, dass ihr neues künstliches Neuron – ein sogenanntes „Transneuron“ – flexibel zwischen den für visuelle, motorische und prämotorische Neuronen charakteristischen Aktivitätsmustern umschalten kann.

„Ist das menschliche Gehirn ein geheimnisvolles Gerät, das außerhalb unserer Reichweite liegt, oder können wir es elektronisch nachbilden – und sogar etwas Leistungsfähigeres bauen?“, fragt Mitautor Professor Sergey Saveliev.

Er sagte, das Team habe gezeigt, dass eine einzelne Einheit so eingestellt werden könne, dass sie das Verhalten vieler verschiedener Arten von Neuronen nachahmt. Dies eröffne die Möglichkeit, elektronische Chips zu entwickeln, die komplexe, hirnähnliche Funktionen in kompakten Geräten mit nur wenigen künstlichen Neuronen ausführen.

Um dies zu testen, injizierten die Wissenschaftler elektrische Signale in die Transneuronen und maßen die Ausgangsimpulse. Diese wurden anschließend mit realen Nervenimpulsen verglichen, die aus den Gehirnen der Makaken aufgezeichnet wurden. Drei Hirnregionen wurden ausgewählt: das visuelle Verarbeitungszentrum, das motorische Kontrollzentrum und das Aktionsvorbereitungszentrum – jede mit einem sehr charakteristischen „Impulsmuster“.

Durch einfaches Ändern der elektrischen Einstellungen kann ein einzelnes Transneuron alle diese Impulsmuster mit einer Genauigkeit von 70-100% reproduzieren.

Das Herzstück des Transneurons ist ein „Memristor“, eine nanometergroße Komponente, die ihren Zustand ändert, wenn ein elektrischer Strom durch sie fließt, wodurch sie sich an frühere Signale „erinnern“ kann – ähnlich wie Neuronen aus Erfahrung lernen.

Im Inneren des Memristors bilden und trennen Silberatome mikroskopisch kleine Brücken, um elektrische Impulse zu erzeugen. Dank dieser Eigenschaft lassen sich Transneuronen so „einstellen“, dass sie sich wie verschiedene Hirnregionen verhalten, ohne dass Software erforderlich ist.

Wissenschaftler glauben, dass diese Technologie in einen „Cortex auf einem Chip“ integriert werden kann und damit die Grundlage für ein künstliches Nervensystem bildet, das Robotern hilft, in Echtzeit wahrzunehmen und sich anzupassen. Das Gerät verspricht zudem Anwendungen in der Hirnforschung und der Kommunikation mit dem menschlichen Nervensystem.

(TTXVN/Vietnam+)

Quelle: https://www.vietnamplus.vn/noron-nhan-tao-mo-phong-nhieu-vung-nao-dot-pha-huong-toi-robot-giong-nguoi-post1077800.vnp