Ärzte Zeitung online, 24.02.2010

Photonischer Computer soll gedankenschnell rechnen

POTSDAM (eb). Nach dem Vorbild der schnellen Informationsverarbeitung im menschlichen Gehirn konzipiert ein europäisches Forschungsteam eine neue Hochleistungs-Rechentechnologie.

Im Projekt PHOCUS sollen photonische, mit Licht kommunizierende Systeme entwickelt werden, die komplexe Berechnungen durchführen und große Datenmengen schnell verarbeiten können - bei deutlich geringerem Energiebedarf als heutige Supercomputer.

"Wie die elektrischen Signale der Milliarden von Nervenzellen des Gehirns organisiert werden, sodass das Organ so schnell richtige Antworten liefern kann, ist eine der großen offenen Fragen der Hirnforschung", sagt Professor Claudio Mirasso, der Projektkoordinator von der spanischen Universität de les Illes Balears.

Hirnforscher vergleichen die Reaktion des menschlichen Gehirns auf äußere Reize mit der Reaktion einer Flüssigkeit auf eine Störung, etwa einen Stein, der ins Wasser geworfen wird. Anhand der Wellen, die der Aufprall schlägt, kann erschlossen werden, wann und wo der Stein die Oberfläche getroffen hat. Auf vergleichbare Weise könnte es möglich sein, anhand der Reaktion neuronaler Netzwerke Informationen über die auslösenden Reize zu erschließen. Netzwerke, die solche Reize verarbeiten, werden als Reservoirs bezeichnet.

Bislang können Computermodelle neuronaler Netzwerke jedoch nur wenige Reize erkennen, da das Zusammenspiel ihrer Bestandteile für jeden neuen Input erst eingestellt werden muss. Nach dem Konzept der sogenannten Reservoir-Rechnung kann dieses Problem umgangen werden, da nur der Auslese-Mechanismus für berechnete Daten eingestellt werden muss.

Kern der Reservoir-Berechnung ist das komplexe Zusammenspiel zweier gekoppelter, nicht-linearer dynamischer Systeme: der Speicherung des Inputs im Reservoir und dessen einsetzender Reaktion. Der Austausch zwischen Physikern, Neurophysiologen und Hirnforschern führte zur Idee, dass photonische Systeme genutzt werden könnten, um Hirnfunktionen zu verstehen und eventuell nachbilden zu können.

Weitere Informationen finden Sie auf der Homepage zum Projekt

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