Forschungsprogramm

Neuroelektronik: Biologisch inspirierte Informationsverarbeitung

Lebewesen sind außerordentlich gut an ihre spezifische ökologische Nische angepasst; ein Ergebnis einer über Milliarden Jahre andauernder Evolution und der damit verbundenen Interaktion der Lebewesen mit ihrer Umwelt während ihrer Lebenszeit. Insbesondere haben die Informationswege in Nervensystemen protypischen Charakter für Ingenieure, wenn es z.B. um die Mustererkennung und kognitive Aufgaben geht. Die damit verbundene Informationsverarbeitung stellen attraktive Leitlinien für völlig neue Computerarchitekturen dar. Durch eine konzertierte Forschung eines multidisziplinären Teams aus den Bereichen Neurowissenschaften, Biologie, Psychologie, Physik, Elektrotechnik, Materialwissenschaften, Netzwerkwissenschaften und nichtlinearer Dynamik sollen grundlegende Informationswege in ausgewählten Nervensystemen hinsichtlich ihrer Relevanz für neuartige hardwareorientierte, informationsverarbeitende Systeme untersucht werden.

Abstrakte Modelle der Informationsprozesse in Nervensystemen bilden eine Brücke zur bioinspirierten Elektronik. Umgekehrt werden der theoretische Überbau und die experimentellen Befunde in neuromorphen Schaltkreisen zu einem besseren Verständnis der Informationsverarbeitung in Nervensystemen führen, da somit neue biologisch relevante Fragen gestellt werden. Das Schlüsselelement im biologischen Teil des CRC 1461 ist die Erforschung und Identifizierung topologischer und dynamischer Phänomene in evolutionären frühen Lebewesen. Die ineinander verschachtelten Mechanismen der neuronalen Synchronisation, der selbstorganisierten Kritikalität, der Plastizität, der Konnektomik und des Nervenwachstums unter externen Stimuli, bilden wesentliche Elemente des SFB 1461. Zusammen mit memristiven und memsensitiven Bauelementen, mechanisch-elektrischen Mikrosystemen (MEMS) und einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltungstechnologie (ASIC) gilt es eine neue Seite in der Informationstechnologie aufzuschlagen.

Aufgrund seiner interdisziplinären Ausrichtung umfasst der Sonderforschungsbereich 1461 ein Projekt zur Dateninfrastruktur, eines zur Öffentlichkeitsarbeit und ein integriertes Graduiertenkolleg (siehe Projektgruppe: Zentrale Projekte). Letzteres beinhaltet Maßnahmen zur wissenschaftlichen und persönlichen Weiterbildung der Promovierenden.

Der ausgeprägte interdisziplinäre Charakter des Projekts und der teilnehmenden Wissenschaftler wird sich als sehr fruchtbare Strategie herausstellen, um die neuesten wissenschaftlichen Erkenntnisse an der Schnittstelle von Biologie, Informationsverarbeitung und Technologie anzugehen. Das SFB „Neuroelektronik: Biologisch inspirierte Informationsverarbeitung“ wird die Erforschung neuartiger Hardwaretechnologien als Eckpfeiler für neuartige bioinspirierte Computerarchitekturen untersuchen und vorantreiben, die den Weg zu einer unkonventionellen Informationsverarbeitung ebnen. Es sind Auswirkungen auf verschiedene wissenschaftliche und technologische Forschungsbereiche wie z.B. in der Robotertechnik und bei Gehirnimplantaten, zu erwarten.

 

Die Forschung des SFB 1461 wird in drei Projektgruppen gegliedert:

Projektgruppe A: Neuronale Architektur und Informationsverarbeitung

Projektgruppe B: Biologisch inspirierte Systemtechnologie

Projektgruppe C: Physikalische Substrate für Neuromorphes Engineering

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