Dienstag, 23. Juli 2013

Mikrochips imitieren menschliches Gehirn

Forscher entwickeln erste Bauteile für künstliches neuronales Netzwerk

ETH Zürich: Forscher verwenden künstliche Neuronen
(Foto: flickr/Soham Banerjee)

Zürich (pte026/23.07.2013/13:44) - Forscher des Instituts für Neuroinformatik der Universität Zürich und der ETH Zürich haben demonstriert, wie kognitive Fähigkeiten in elektronische Systemen eingebaut werden können. Sie verwenden neuromorphe Mikrochips, die den Informationsverarbeitungsprozess des menschlichen Gehirns in Echtzeit imitieren.

Kognitive Fähigkeiten

Der gängige Ansatz zur Erforschung des menschlichen Gehirns in der Neuroinformatik ist die Simulation von neuronalen Netzwerken mit Hilfe von Computern. Die Schweizer Forscher gehen einen anderen Weg und entwickeln elektronische Schaltungen, die jenen eines echten Gehirns in Größe, Geschwindigkeit und Energieverbrauch gleichen. "Die Mikrochips imitieren mittels Algorithmen das Verhalten von Neuronen und Synapsen bei der Informationsverarbeitung", erklärt Giacomo Indiveri vom gemeinsamen Institut für Neuroinformatik der Universität Zürich und der ETH Zürich gegenüber pressetext.

Die Schweizer Forscher haben diese sogenannten neuromorphen Chips nun erstmals in einem künstlichen System eingesetzt. Dieses ist in der Lage, in Echtzeit auf sensorische Einflüsse zu reagieren und besitzt somit kognitive Fähigkeiten. In einer ersten Demonstration wurde eine komplexe sensomotorische Aufgabe erfüllt, wie sie bei Kognitionstests für Primaten üblich sind. Das System konnte die Regeln des Experiments verstehen und das vorgegebene Problem lösen.

Einsatz in der Robotik

Das Ergebnis ist ein Echtzeit-Datenverarbeitungssystem, das aus Mikrochips besteht, die dem menschlichen Gehirn nachempfunden sind. Das Verhalten des Systems wird dabei durch den Benutzer vorgegeben. Konkrete Anwendungsgebiete wären Sprach- und Gestenerkennung in der Robotik durch die weitere Kombination der Chips mit künstlichen Hörorganen oder Netzhäuten.

"Ziel der Forschungen ist, die Funktionsweise des Gehirns besser zu verstehen und dessen Lösungsstrategien auf andere Technologien anzuwenden", so Indiveri. Die neuromorphen Systeme werden herkömmliche Computersysteme auch nicht ersetzen, sondern ergänzen und können speziell dort eingesetzt werden, wo die Chiptechnologie an ihre Grenzen stößt. Die immer weitere Verkleinerung von Mikrochips bringt Unzuverlässigkeit und Ungenauigkeiten mit sich. Das Gehirn hingegen ist mit seinen ebenfalls unpräzisen und langsamen Neuronen in der Lage, genaueste Ergebnisse zu liefern und kann somit als Vorbild dienen, erklärt der Forscher.


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Donnerstag, 4. Juli 2013

Geistige Aktivität schützt das Gehirn vor Demenz

Lebensstil beeinflusst mentale Gesundheit im Alter

Sudoku: mit dem Alter werden Rätsel schwieriger
(Foto: pixelio.de/Petra Bork)

Chicago (pte011/04.07.2013/12:30)
Geistig aktiv zu bleiben, kann das Gehirn im Alter vor einer Demenz schützen. Zu diesem Ergebnis ist eine Studie des Rush University Medical Center gekommen. Ein Leben voll geistiger Herausforderungen führt laut dem Team um Robert Wilson zu einem langsameren geistigen Abbau. Die in Neurology veröffentlichten Studienergebnissse verleihen dem Konzept weiteres Gewicht, dass das Einsetzen einer Demenz durch den Lebensstil beeinflusst werden kann.

Die Wissenschaftler testeten 294 Personen ab einem Alter von 55 Jahren in Hinblick auf Gedächtnis und Denkfähigkeit. Diese Tests wurden im Durchschnitt sechs Jahre lang bis zum Tod der Studienteilnehmer durchgeführt. Sie füllten zusätzlich einen Fragebogen aus, ob sie Bücher lasen, Briefe schrieben oder an anderen Aktivitäten teilnahmen, die die geistige Aktivität anregen. Nach dem Tod wurden die Gehirne auf Anzeichen einer Demenz wie Läsionen oder Plaquen untersucht.

Geistiger Verfall kann deutlich verlangsamt werden

Nach der Berücksichtigung dieser Faktoren zeigte sich, dass jene Teilnehmer, die geistig aktiv waren, einen um 15 Prozent langsameren Verfall ihrer geistigen Fähigkeiten erlitten hatten. Wilson betont, dass diese Ergebnisse nahelegten, dass lebenslange geistige Aktivitäten wichtig für die Gesundheit des Gehirns im Alter sind. Er erklärte gegenüber BBC News, dass das Gehirn, das wir im Alter haben, teilweise davon abhängt, wie wir es in unserem Leben beansprucht haben. "Was wir in unserem Leben tun, hat große Auswirkungen auf die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Krankheiten, die das Gehirn in Mitleidenschaft ziehen." Allein in Großbritannien leiden derzeit mehr als 820.000 Menschen an einer Demenz.


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