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Heidelberger Wissenschaftler entwickeln Forschungsplattform für das „Human Brain Project“

28. Januar 2013 – Nr. 23/2013
Karlheinz Meier ist Ko-Direktor des von der EU geförderten Großvorhabens der FET-Flaggschiff-Initiative
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Alle Fotos: Kirchhoff-Institut für Physik

Bild eines neuromorphen Chip, konstruiert von der Heidelberger Arbeitsgruppe unter der Leitung von Prof. Dr. Karlheinz Meier. Der Chip umfasst 384 Neuronen sowie 100.000 Synapsen und arbeitet rund 100.000 Mal schneller als das biologische Vorbild.

Mit dem Forschungsziel, die komplexen Funktionsprinzipien des menschlichen Gehirns Stück für Stück nachzubilden und mit Hilfe fundamental neuer Computerarchitekturen zu simulieren, ist das „Human Brain Project“ von der Europäischen Kommission als eines von zwei Großvorhaben zur Förderung im Rahmen der FET-Flaggschiff-Initiative ausgewählt worden. Physiker der Universität Heidelberg werden maßgeblich an den auf zehn Jahre angelegten Forschungsarbeiten beteiligt sein: Prof. Dr. Karlheinz Meier vom Kirchhoff-Institut für Physik ist einer der Ko-Direktoren des Forschungsverbundes; seine Arbeitsgruppe wird zugleich eine der insgesamt sechs technischen Projektplattformen aufbauen. Mit dem Förderprogramm „Future and Emerging Technologies Flagship“ (FET Flagship) finanziert die Europäische Union großangelegte Forschungsprojekte mit visionären Zielen, die über den Rahmen der üblichen Forschungsförderung weit hinaus reichen.

Der Rektor der Universität Heidelberg, Prof. Dr. Bernhard Eitel, erklärte zum Erfolg in der FET-Flaggschiff-Initiative: „Das neue Projekt wird die Forschung an der Universität Heidelberg nachhaltig prägen. Es entwickelt Antworten auf zentrale Herausforderungen in der aktuellen Forschung und besitzt zugleich das Potential, sich grundsätzlich auf die Wege auszuwirken, mit denen wir Informationen speichern und nutzen. Wir sind stolz darauf, dass wir dieses Projekt an unserer Universität durchführen und damit neue Perspektiven für viele Disziplinen entwickeln können: getreu unserem Motto SEMPER APERTUS.“

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Prof. Dr. Henry Markram und Prof. Dr. Karlheinz Meier (rechts) während eines HBP-Vorbereitungstreffens an der EPFL Lausanne
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Ausschnitt eines Silizium-Wafers für ein System für neuromorphes Rechnen, das bereits an der Universität Heidelberg eingesetzt wird. Ein kompletter Wafer umfasst 200.000 Neuronen und 50.000.000 Synapsen, hergestellt mit einer 180-Nanometer-CMOS-Technologie.
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Entwurfsdarstellung eines neuromorphen Chips, der von Prof. Meiers Arbeitsgruppe entwickelt wurde.

An dem in über dreijähriger Arbeit vorbereiteten „Human Brain Project“ werden mehr als 80 europäische und internationale Institutionen mitwirken; das Vorhaben wird außerdem von wichtigen Partnern in Nordamerika und Japan begleitet. Die Kosten für die Forschungsarbeiten in den Jahren 2013 bis 2023 werden auf rund 1,19 Milliarden Euro veranschlagt. Das Gesamtvorhaben – eine zweieinhalbjährige Startphase soll zum Ende dieses Jahres beginnen – wird an der École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) in der Schweiz von dem Neurowissenschaftler Prof. Dr. Henry Markram koordiniert. Weiterer Ko-Direktor neben Prof. Meier ist Prof. Dr. Richard Frackowiak vom Centre Hospitalier Universitaire Vaudois und der Université de Lausanne. Die Forschungsarbeiten des „Human Brain Project“ sollen mit Hilfe der sechs Projektplattformen sowohl neue medizinische und neurowissenschaftliche Erkenntnisse zum menschlichen Gehirn und seinen Erkrankungen ermöglichen als auch zur Entwicklung vollständig neuer Computer- und Robotiktechnologien beitragen.

Die Wissenschaftler der Universität Heidelberg werden unter der Leitung von Karlheinz Meier den Aufbau einer Projektplattform für neuromorphes Rechnen vorantreiben. Als „neuromorph“ werden Systeme bezeichnet, die auf den elektronischen Modellen neuronaler Schaltkreise basieren. In ihrem Aufbau orientieren sie sich an neurobiologischen Strukturen des Nervensystems und funktionieren daher fundamental anders als numerische Simulationen auf konventionellen Hochleistungscomputern. „Neuromorphe Systeme sollten wichtige Eigenschaften des Gehirns aufweisen: Fehlertoleranz, Lernfähigkeit und einen sehr geringen Energieverbrauch“, erläutert Prof. Meier. Der Heidelberger Wissenschaftler hat in den vergangenen zehn Jahren bereits zwei europäische Forschungsprojekte auf diesem Gebiet geleitet und dabei Pionierarbeit in der interdisziplinären Zusammenarbeit von Neurowissenschaften, Informatik, Ingenieurwissenschaften und Physik geleistet. Entwickelt wurde dabei das Konzept von universalen und konfigurierbaren physikalischen Modellen neuronaler Schaltkreise, die Prototypen für eine völlig neue Art von Computerarchitekturen bilden. Neben der Projektplattform der Universität Heidelberg werden in Deutschland zwei weitere Plattformen am Forschungszentrum Jülich und an der Technischen Universität München entstehen. Aus Deutschland sind Wissenschaftler von insgesamt 16 Einrichtungen am „Human Brain Project“ beteiligt.

Umfangreiche Informationen zum „Human Brain Project“ sind im Internet unter www.humanbrainproject.eu zu finden.

Hinweis an die Redaktionen:
Digitales Bildmaterial kann in der Pressestelle abgerufen werden.

Kontakt:
Prof. Dr. Karlheinz Meier
Kirchhoff-Institut für Physik
Telefon (06221) 54-9831
meierk@kip.uni-heidelberg.de

Kommunikation und Marketing
Pressestelle, Telefon (06221) 54-2311
presse@rektorat.uni-heidelberg.de

Weitere Pressemitteilungen:
Europäische Kommission

Bundesministerium für Bildung und Forschung

Human Brain Project (PDF)

École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) (EN)

Helmholtz-Gemeinschaft

 

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System für neuromorphes Rechnen, das bereits an der Universität Heidelberg eingesetzt wird. Das System umfasst 200.000 Neuronen und 50.000.000 Synapsen auf einem kompletten Silizium-Wafer, hergestellt mit einer 180-Nanometer-CMOS-Technologie.


Human Brain Projekt – Zitate (PDF) (EN)

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