Montag, 18 Oktober 2021 11:09

Hardware für das künstliche Gehirn

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Eine Scheibe aus magnetischem Material wird mit Chrom-Ionen (orange) bestrahlt. Um eine räumliche Abgrenzung zwischen bestrahlten und nicht bestrahlten Bereichen zu erreichen, wird eine Schutzschicht (grün) ringförmig auf der Scheibe aufgebracht. Die Schutzschicht blockiert die Ionen, so dass der Bereich unter ihr aus ungestörtem magnetischem Material (magentafarben) besteht. In den schutzlosen Bereich in der Mitte der Scheibe (blau) dringen die Ionen ein und verursachen eine Abnahme des magnetischen Moments

Das menschliche Gehirn arbeitet effizienter und energiesparender als jeder Computer. Es verarbeitet Signale dynamisch. Neuroinspirierte Rechner ahmen diese dynamischen Strukturen nach, allerdings bislang vor allem durch Softwarelösungen. Eine vielversprechende Hardware-Entwicklung haben nun Forschende vom Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) vorgestellt.

Sie nutzen aus, dass schwingende Magnetwirbel in Nano-Scheiben ähnliche Aktivitätsmuster zeigen können wie miteinander kommunizierende Nervenzellen im Gehirn. Mittels Ionenbestrahlung gelang es dem Team, die Scheiben so zu manipulieren, dass die Wirbel erstmals auf mehr als einer Frequenz Signale senden und empfangen können. Mit Hilfe modernster Elektronenstrahllithographie, Reinraumeinrichtungen und präzisem Ionenbeschuss im Ionenstrahlzentrum des HZDR wurden zwei abgegrenzte Bereiche in den Scheiben mit unterschiedlichen Magnetisierungsgraden und dadurch unterschiedlichen Resonanzfrequenzen erzeugt (siehe Bild). Die künstlichen Synapsen und Neuronen können dann quasi auf mehreren Kanälen funken. Dies öffnet neue Möglichkeiten für miniaturisierte Anwendungen künstlicher Intelligenz.