2 Millionen Euro für die Forschung zur technischen Nachbildung von Gehirnprozessen

DFG verlängert Verbundprojekt der Universitäten Kiel, Bochum, Hamburg-Harburg, Brandenburg und dem Leibniz-Institut Frankfurt (Oder)

Die an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) angesiedelte Forschergruppe 2093 „Memristive Bauelemente für neuronale Systeme“ wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) mit 2 Millionen Euro für drei weitere Jahre gefördert. In dem interdisziplinären Verbundprojekt erforschen seit 2014 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus der Neurologie, Systemtheorie, Materialwissenschaft, Nanoelektronik und Medizin, wie sich Lern- und Gedächtnisprozesse des menschlichen Gehirns technisch nachbilden lassen. An dem Projekt unter Leitung der CAU sind außerdem die Ruhr-Universität Bochum, die Technische Universität Hamburg-Harburg, die Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senftenberg und das Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik in Frankfurt (Oder) beteiligt.

CAU-Präsident Professor Lutz Kipp gratuliert der erfolgreichen Forschergruppe: „Die Verlängerung der Forschergruppe ist ein Beleg dafür, wie überzeugt die DFG von der Qualität der bisherigen wissenschaftlichen Arbeit und den Ergebnissen der Verbundforschung zwischen starken Partnern ist. Dieser Erfolg ist für unsere Universität sehr wichtig und stärkt den Forschungsstandort Schleswig-Holstein. Herzlichen Glückwunsch an alle Beteiligten und vielen Dank für die geleistete Arbeit.“

Hermann Kohlstedt, CAU-Professor und Leiter der Forschergruppe ergänzt: „Wir freuen uns sehr, dass die DFG mit ihrer erneuten Förderung die Leistung unserer Forschungsgruppe anerkennt. In enger interdisziplinärer Zusammenarbeit haben wir in der ersten Förderphase die technischen Voraussetzungen geschaffen, um Gehirnprozesse elektronisch abzubilden. Dank der weiteren Unterstützung können wir im nächsten Schritt das Zusammenspiel des gesamten neuronalen Netzwerks, einschließlich seiner nanoelektronischen, topologischen und dynamischen Prozesse, stärker in den Blick nehmen.“

Ziel der Forschergruppe ist es, Prinzipien neurobiologischer Schaltungen in technische Systeme zu übertragen. So wollen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mehr darüber erfahren, wie Lern- und Gedächtnisprozesse im Gehirn ablaufen. In der ersten Förderperiode stand der Aufbau und die Weiterentwicklung memristiver Bauteile (von englisch „memory“ für Gedächtnis und „resistor“ für Widerstand) im Vordergrund. Sie sind in der Lage, elektrische Zustände zu speichern, ähnlich wie Prozesse im Gehirn, die beim Verknüpfen von Informationen ablaufen.

In der zweiten Förderphase steht das Nervensystem als Ganzes mit seinen Dynamiken im Fokus. Wenn sich bei Prozessen im Gehirn Synapsen neu verknüpfen, wirkt sich das auf das gesamte neuronale Netzwerk aus. Zusätzlich wird es vom gesamten Körper und unserer Umgebung beeinflusst. Diese Interaktionen sollen jetzt mit sogenannten memsensitiven Elementen technisch nachgebildet werden. Sie reagieren auf äußere Reize wie Licht oder Geruch und können sich gewissermaßen daran gewöhnen, indem sie ihren elektrischen Widerstand anpassen.

Bislang sind 37 wissenschaftliche Veröffentlichungen in der Forschergruppe 2093 „Memristive Bauelemente für neuronale Systeme“ entstanden, die unter anderem in renommierten Fachzeitschriften wie Science Advances, Nature Communication oder Neuroscience erschienen sind. Die erfolgreiche wissenschaftliche Nachwuchsförderung wird ebenfalls fortgesetzt. Elf Doktorandinnen und Doktoranden aus allen beteiligten Disziplinen promovieren zurzeit in dem Verbundforschungsprojekt und genießen eine intensive Betreuung.

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Mit elektronischen Schaltungen wie dieser baut die Forschungsgruppe Prozesse des menschlichen Gehirns nach.
Foto/Copyright: Julia Siekmann, CAU
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Weitere Informationen:
Verbundforschungsprojekt „Memristive Bauelemente für neuronale Systeme“ (FOR 2093) www.for2093.uni-kiel.de

Details, die nur Millionstel Millimeter groß sind: Damit beschäftigt sich der Forschungsschwerpunkt „Nanowissenschaften und Oberflächenforschung“ (Kiel Nano, Surface and Interface Science – KiNSIS) an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU). Im Nanokosmos herrschen andere, nämlich quantenphysikalische, Gesetze als in der makroskopischen Welt. Durch eine intensive interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen Physik, Chemie, Ingenieurwissenschaften und Life Sciences zielt der Schwerpunkt darauf ab, die Systeme in dieser Dimension zu verstehen und die Erkenntnisse anwendungsbezogen umzusetzen. Molekulare Maschinen, neuartige Sensoren, bionische Materialien, Quantencomputer, fortschrittliche Therapien und vieles mehr können daraus entstehen. Mehr Informationen auf www.kinsis.uni-kiel.de

Kontakt:
Professor Dr. Hermann Kohlstedt
Nanoelektronik
Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
Tel.: 0431/880 6075
E-Mail: hko@tf.uni-kiel.de

Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
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Text / Redaktion: Julia Siekmann