Modul 39-Inf-NE1 Neuromorphic Engineering 1

Die Fähigkeiten biologischer Gehirne übertreffen die leistungsfähigsten Computer der heutigen Generation in Bezug auf Routinefunktionen wie der visuellen und auditiven Verarbeitung sowie der Bewegungskontrolle. Die Gründe für die Diskrepanz zwischen biologischen und künstlichen Systemen konnte bisher noch nicht vollständig aufgeklärt werden. Das Verständnis der Grundlagen biologischer Informationsverarbeitung und die Möglichkeit diese in Form von Hardware zu implementieren sind entscheidend für neuartige Techniken der Informationsverarbeitung.

Neuromorphic engineering versucht die Organisations- und Funktionsprinzipien von Informationsverarbeitung, wie sie in der Biologie beobachtet werden können, zum Aufbau neuromorpher Systeme zu nutzen. Neuromorphe Systeme führen robuste und solide Rechenprozesse aus und machen damit dezentralisierte, kollektive, selbst-organisierte, ereignisgesteuerte Mechanismen deutlich. Die Bausteine dieser Systeme sind analoge Schaltkreise, in denen Transistoren meist in schwacher Inversion (unterhalb des Schwellenwertes) betrieben werden. Hierbei können ihre exponentiellen Strom-Spannungs-Kennlinien und niedrige Spannungen ausgenutzt werden. Diese Eigenschaften erlauben die Implementierung von hochgradig parallelverarbeitende, mit Niedrigleistung feuernden, rekurrenten neuronalen Netzwerken als auch effizienter Sensoren.

Die Studierenden sollen sich grundlegende Fähigkeiten im analogen Design aneignen, die notwendig sind, um die Bausteine neuromorpher Technik zu verstehen. Außerdem werden sie die Möglichkeit haben, sich mit den am häufigsten genutzten neuronalen und synaptischen Schaltkreisen vertraut zu machen.