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Elektrotechnik und Informationstechnik

„Die Welt von morgen“ in der Städteregion Aachen

01. September 2023 | von
Vier Männer und zwei Frauen zwischen zwei Werbeaufstellern für die Projekte der Veranstaltung.

Von links nach rechts: NEUROTEC-Koordinator Prof. Rainer Waser, FZJ-Vorstandsvorsitzende Prof. Astrid Lambrecht, RWTH-Rektor Prof. Ulrich Rüdiger, BMBF-Staatssekretärin Prof. Sabine Döring, MKW-NRW-Landesministerialrat Thorsten Menne, NeuroSys-Koordinator Prof. Max Lemme © Kurt Steinhausen Forschungszentrum Jülich

Neuroinspirierte Computerchips könnten den entscheidenden Beitrag leisten, um den wachsenden Energiebedarf der Künstlichen Intelligenz (KI) zu bewältigen. Den aktuellen Stand und die Zukunftsperspektiven dieser wegweisenden Technologie präsentierten Forschende im Zuge des Jülich-Aachen Neuromorphic Computing Day am 30. August 2023. 

Durch die Nachahmung der Arbeitsweise des menschlichen Gehirns bieten neuromorphe Chips eine enorme Steigerung der Energieeffizienz und eröffnen somit erst bahnbrechende Möglichkeiten für Anwendungen wie autonomes Fahren und Industrie 4.0 durch Echtzeit-Datenverarbeitung. In enger Zusammenarbeit der RWTH Aachen University, dem Forschungszentrum Jülich und Partnern von Hightech-Unternehmen und Start-ups gestaltet, boten die Forschenden Einblick in ihre Arbeit. Neben rund 200 Gästen aus Wissenschaft, Wirtschaft und Politik begleitete auch BMBF-Staatssekretärin Sabine Döring die Veranstaltung.
Die enge Kooperation von Forschungseinrichtungen und Unternehmen in der Region bildet das Herzstück dieser Initiative. Das Modell ermöglicht die direkte Übertragung von Forschungsergebnissen in die Wirtschaft und stärkt die regionale Innovationskraft. Dabei spielen nicht nur der regionale Strukturwandel und die Schaffung von Arbeitsplätzen eine Rolle, sondern auch die Vision einer unabhängigen Chipproduktion in Deutschland.

„Mit unserer Forschung spannen wir die gesamte Wertschöpfungskette auf, einschließlich soziologischer und ethischer Fragestellungen, die disruptive Technologien immer aufwerfen. Dadurch bieten sich auf vielen technologischen Ebenen Chancen für regionale Unternehmen und Startups, den Strukturwandel zu beschleunigen. Wir sehen bereits heute erste Effekte auf den Arbeitsmarkt und Unternehmensinvestitionen. Langfristig würde eine Halbleiter-Fertigung in der Region die vorhandene, umfassende und international anerkannte Expertise und Infrastruktur ideal ergänzen und die Attraktivität der Region für die hervorragend ausgebildeten Köpfe aus dem Forschungszentrum und der RWTH noch einmal deutlich erhöhen“, resümiert NeuroSys-Koordinator Prof. Max Lemme von der RWTH Aachen University und Geschäftsführer der AMO GmbH.

Die eindrucksvollen Zukunftsperspektiven dieser Technologie und die Zusammenarbeit von Forschung und Wirtschaft in der Region erzeugen somit eine Dynamik, die nicht nur wegweisende Technologien vorantreibt, sondern auch junge Talente dazu inspiriert, sich an der RWTH Aachen zu engagieren und einen Beitrag zu diesem aufregenden Forschungsfeld zu leisten.


Weitere Informationen zum Jülich-Aachen Neuromorphic Computing Day, sowie zu dem Projekt NEUROTEC und dem Zukunftscluster NeuroSys sind auf der Seite des Forschungszentrums Jülich zu finden.

Deutscher Studienpreis: Silber geht an Dominik Šišejković

25. August 2023 | von
Junger Mann lächelt auf frontaler Portraitaufnahme.

Preisträger Dominik Sisejkovic ©David Ausserhofer

Seine exzellente Dissertationen, Entwicklung vertrauenswürdiger Mikroelektronik – von der Theorie zur Praxis, ehrt die Körber-Stiftung am 27. November in der Deutschen Parlamentarischen Gesellschaft in Berlin mit dem Deutschen Studienpreis 2023. Dominik Šišejković erhält von Bundestagspräsidentin Bärbel Bas den zweiten Preis in der Sektion Natur- und Technikwissenschaften.

Im Mittelpunkt seiner Doktorarbeit steht die Frage, wie Hardware gegen dezentrale Modifikationen geschützt werden kann. Denn Hardware-Trojaner stellen eine der größten Sicherheitsbedrohungen des modernen Zeitalters dar. Eine solche sorgfältig konzipierte Modifikation ermöglicht es Angreifern, sich Zugang zu kritischen Infrastrukturen zu verschaffen, geheime Informationen zu extrahieren oder sogar Systeme im ungünstigsten Moment abzuschalten.

„In dieser Arbeit gehen wir Schritt für Schritt vor, um die Logikverschlüsselung zu verstehen, von ihrer grundlegenden Mechanik über die Software Implementierung bis hin zu einer tiefgreifenden Analyse der Sicherheitseigenschaften im Zeitalter des maschinellen Lernens“, erklärt Dominik Šišejković, Doktorand an der RWTH Aachen im Fachgebiet Elektrotechnik.

Eine mögliche Lösung verbirgt sich in der Logikverschlüsselung, einer führenden Technik zur Absicherung von Hardware. Die Ergebnisse wurden in einem industriebewährten Verschlüsselungsverfahren gebündelt, das einen sicheren Weg zum Schutz von Hardware ermöglicht.


Der Deutsche Studienpreis zählt zu den höchstdotierten wissenschaftlichen Nachwuchspreisen in Deutschland. Er zeichnet jährlich herausragende Nachwuchswissenschaftlerinnen und Nachwuchswissenschaftler aller Fachrichtungen aus. Für exzellente Dissertationen von besonderer gesellschaftlicher Bedeutung vergibt die Körber-Stiftung Preise im Gesamtwert von über 100.000 Euro.

Erste RWTH GreenTech Late Night im Theater Aachen

22. August 2023 | von
Mann steht vor Rednerpult

RWTH-Professor Dirk Uwe Sauer argumentiert die Sicht der Wissenschaft  ©Andreas Schmitter

Bei der Geburtsstunde einer Plattform des Engagements und des Austauschs, der RWTH GreenTech Late Night, stand die akademische Welt im Theater Aachen am 19. Juni 2023 im Rampenlicht. Vertreten durch die RWTH-Professoren Kai-Uwe Schröder und Prof. Dirk Uwe Sauer nahm die Wissenschaftsperspektive eine Hauptrolle ein und vermittelte, wie essenziell es ist, wissenschaftliche Erkenntnisse über den Klimawandel und die zugrundeliegenden Technologien aktiv in die breitere Gesellschaft zu kommunizieren, um das Bewusstsein zu schärfen und kollektive Maßnahmen zur Bekämpfung des Klimawandels zu fördern. Dabei ist der Dialog zwischen Forschung, Technik und Politik in einer Zeit grundlegender Veränderungen und Umbrüche unerlässlich.

„Die Initiative zu der Veranstaltung finde ich sehr gut. Wir brauchen viel mehr Kommunikation aus der Wissenschaft heraus in die Gesellschaft in diesen Zeiten fundamentaler Umbrüche“, resümiert Professor Dirk Uwe Sauer, Batterieexperte der RWTH Aachen.

Die erste RWTH GreenTech Late Night im Theater Aachen war ein beispielloses Ereignis, das die Grenzen zwischen Wissenschaft, Technik und Gesellschaft überbrückte. Dabei wurde das Theater zu einer lebendigen Arena des Wissensaustauschs, bei dem Experten, Visionäre und Kreative zusammenkamen, um die dringendsten Herausforderungen im Bereich Klimaschutz zu diskutieren.
Diese außergewöhnliche Veranstaltung bot ein facettenreiches Programm, das von Impulsvorträgen und Interviews bis hin zu künstlerischen Lesungen und kabarettistischen Einlagen reichte. Durch die Vielfalt der Formate wurde ein umfassendes Bild der komplexen Thematik gezeichnet und gleichzeitig die Lebendigkeit und Dynamik der akademischen Welt betont.

Die RWTH GreenTech Late Night zeigte eindrucksvoll, wie Innovation und Wissenstransfer in Zeiten des Klimawandels vorangetrieben werden können. Die Veranstaltung ermutigte dazu, neue Wege der Zusammenarbeit zwischen Wissenschaft, Technik, Politik und Kultur zu finden und so gemeinsam einen nachhaltigen Weg in die Zukunft zu gestalten. Diese Plattform wird zweifellos weiterhin eine wichtige Rolle bei der Gestaltung der globalen Klimaagenda spielen.


Detaillierte Informationen zu dem Ablauf und den Gästen der Veranstaltung sind unter GreenTech Late Night – Herz und Ohr für die Wissenschaft in der Klimakrise verfügbar.
Die Stimmen zur GreenTech Late Night geben das Meinungsbild der Gäste wieder, die sich mit der Klimakrise und möglichen Auswegen auf ihre eigene Art und Weise beschäftigen.

Der Reichart-Preis 2023 geht an Dr.-Ing. Weihan Li

22. August 2023 | von
Der Preisträger, zwischen den Verleiehnden stehend, hält die Auszeichnung in Form einer Urkunde in Händen.

Prof. Frank Hellwig und Prof. Peter Scharff verleihen Dr. Weihan Li den Reichart-Preis 2023 © Mathias Brösicke

Ein bemerkenswerter Beitrag zur anwendungsbezogenen Wissenschaft wurde gewürdigt, als Dr.-Ing. Weihan Li am 24. Juni 2023 den begehrten Reichart-Preis erhielt. Der Nachwuchsgruppenleiter am Center for Ageing, Reliability and Lifetime Prediction for Electrochemical and Power Electronics Systems (CARL) an der RWTH Aachen wurde für seine wegweisenden Arbeiten in der Digitalisierung der Batterienutzung mit einem digitalen Zwilling ausgezeichnet. Dieser innovative Ansatz zielt darauf ab, mehr Klarheit über Alterungsprozesse, Sicherheit und Zuverlässigkeit von Batterien zu schaffen.

Der verliehene Preis, benannt nach Christian Reichart, einem vielseitigen Erfurter, zeichnet jährlich herausragende Graduierungsarbeiten verschiedener wissenschaftlicher Bereiche aus. Die Kooperation zwischen der Landeshauptstadt Erfurt, der Universität und der Fachhochschule Erfurt stellt sicher, dass dieser Preis vielversprechende Nachwuchswissenschaftler fördert, deren Arbeiten einen klaren Bezug zur Anwendbarkeit aufweisen. Dabei wird das Erbe und die Vision von Christian Reichart geehrt, der sich bereits im 18. Jahrhundert als Vorreiter interdisziplinärer Forschung und gemeinnütziger Anwendungen profilierte. Die Preisfindungskommission, bestehend aus Vertretern dieser Institutionen, wählt die Gewinner aus und honoriert mit einem Preisgeld in Höhe von 2.000 Euro vielversprechende Forschungsansätze und stärkt den interdisziplinären Austausch. Diese Auszeichnung unterstreicht die Bedeutung, wissenschaftliche Erkenntnisse zum Wohl der Gesellschaft einzusetzen und Brücken zwischen unterschiedlichen Disziplinen zu schlagen, um praktische Lösungen für aktuelle Herausforderungen zu schaffen.


Mehr zu dem Reichert-Preis findet ihr auf der Seite der Akademie zu Erfurt.

CO2For-IT: Ein Datenraum für die Holzbranche mit Klimaschutz im Fokus

17. Juli 2023 | von
Infoflyer über CO2 for IT mit einer Auflistung von allen Instituten und Firmen die daran beteiligt sind.

Projektpartner in CO2For-IT. © Institut für Mensch-Maschine-Interaktion RWTH Aachen

Eine neue Initiative zur Förderung einer klimafreundlichen Holzindustrie wurde im Juli 2023 gestartet. Das Projekt CO2For-IT, das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz unterstützt wird, zielt darauf ab, einen “Forest Data Space” zu schaffen, der die nachhaltige Nutzung von Holz aus dem Wald ermöglicht.

Der Forest Data Space soll Daten über die CO2-Bilanz der gesamten Holzwertschöpfungskette bereitstellen und so die Entwicklung von datenbasierten Lösungen für den Klimaschutz unterstützen. Das Projekt wird von Materna Information & Communications SE geleitet und vom Dortmunder Institut für Forschung und Transfer (RIF e.V.) koordiniert. Zu den weiteren Partnern gehören die RWTH Aachen University, Rhenus Forest Logistics GmbH & Co. KG, HSM Hohenloher Spezial Maschinenbau GmbH & Co. KG, Forstliches Forschungs- und Kompetenzzentrum Gotha (ThüringenForst – AöR) und Kuratorium für Waldarbeit und Forsttechnik e. V. (KWF). Außerdem arbeiten foldAI und iFOS GmbH mit dem Projekt zusammen.

Gruppenfoto der Kickoff Veranstaltung.

© Institut für Mensch-Maschine-Interaktion RWTH Aachen

 


Mehr Informationen zum Forschungsvorhaben gibt es unter: KWH 4.0 | CO2For-IT (kwh40.de)

Das MedIT blickt auf 20 Jahre Geschichte zurück

07. Juli 2023 | von

 

Happy Birthday!

Seit der Gründung des Lehrstuhls für Medizinische Informationstechnik (ehemals Philips-Lehrstuhl für Medizinische Informationstechnik) am 01.08.2003 hat sich viel getan: neue Forschungsbereiche wurden erschlossen, internationale Kooperationen wurden aufgebaut, eine Außenstelle wurde eröffnet und viele junge Doktorandinnen und Doktoranden haben hier ihren Abschluss erlangt.

Das MedIT ist dankbar und stolz auf diese Entwicklung und möchte sie gerne mit alten und neuen Kollegen, Partnern und Freunden teilen.

Aus diesem Anlass wird im September 2023 eine Jubiläumsfeier stattfinden, die auch ein Symposium umfasst, in dem das MedIT über die Vergangenheit und Zukunft des Lehrstuhls sowie der Medizintechnik in Aachen und der Welt diskutieren möchte.


Weitere Informationen über das Vortragsprogramm: Das MedIT feiert sein 20-jähriges Bestehen (rwth-aachen.de)

Neue Perspektiven für die Kommunikationstechnologie: Eine deutsch-japanische Partnerschaft

28. Juni 2023 | von
Eine Delegation des National Institute of Information and Communication Technology (NICT) in Japan besuchte die RWTH Aachen zur Unterzeichnung eines Memorandums of Understanding.

Eine Delegation des National Institute of Information and Communication Technology (NICT) in Japan besuchte die RWTH Aachen zur Unterzeichnung eines Memorandums of Understanding.
© RWTH Aachen University

Eine spannende Kooperation im Bereich der 5G/6G-Mobilfunktechnik hat die RWTH mit dem National Institute of Information and Communication Technology (NICT) in Japan gestartet. Das wurde durch ein Memorandum of Understanding besiegelt, dass Professor Ulrich Rüdiger und Professor Hideyuki Tokuda, Präsident des NICT, im Juni unterzeichnet haben. Sie empfingen eine Delegation des NICT an der RWTH Aachen.

Das Memorandum of Understanding soll die akademische Zusammenarbeit zwischen den beiden Partnereinrichtungen stärken und ausbauen. Dazu gehören der Austausch von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern sowie Studierenden, gemeinsame Forschungsprojekte, Publikationen und der Wissenstransfer zur 5G/6G-Mobilfunktechnik.

Die Kooperation wurde im Rahmen des BMBF-geförderten Forschungsprogramms „6GEM Research Hub“ angestoßen, das von Professor Haris Gačanin vom Lehrstuhl für Verteilte Signalverarbeitung der RWTH koordiniert wird. In dem Projekt forschen die RWTH Aachen, die Ruhr-Universität Bochum, die Technische Universität Dortmund und die Universität Duisburg-Essen zusammen mit dem Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik, dem Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme, dem Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik sowie dem Max-Planck-Institut für Sicherheit und Privatsphäre an zukünftigen Kommunikationstechnologien in der 6G-Mobilfunktechnik.


Quelle: Pressemitteilung der RWTH: Forschungskooperation mit dem NICT in Japan – RWTH AACHEN UNIVERSITY – Deutsch (rwth-aachen.de)

Energiepark Herzogenrath: Lehrstuhl für Elektrochemische Energiewandlung und Speichersystemtechnik forscht mit

17. Juni 2023 | von
Schwarze Sonnenkollektoren auf grünem Rasenfeld unter blauem Himmel tagsüber.

© Michael Förtsch by Unsplash

Das Projekt zur CO2-neutralen Energieversorgung in Herzogenrath, der ersten Stadt in NRW, die dieses Ziel anstrebt, wird von einem Konsortium aus vier Lehrstühlen und Instituten begleitet, unter anderem auch vom Lehrstuhl für Elektrochemische Energiewandlung und Speichersystemtechnik.

Herzogenrath will bis 2030 CO2-neutrale Energieversorgung erreichen. Ein Konsortium aus Siemens Energy, RWTH Aachen, FH Aachen und Hochschule Niederrhein forscht dazu im Projekt „Energiepark Herzogenrath Forschung & Entwicklung“, das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz mit 2,7 Millionen Euro gefördert wird. Das Projekt ist zudem eng verzahnt mit weiteren laufenden Forschungs- und Förderprojekten: beim ortsansässigen Flachglas Produzenten Saint Gobain wird eine CO2-freie Produktion erforscht, an der der Lehrstuhl für Elektrochemische Energiewandlung und Speichersystemtechnik am E.ON Energy Research Center (ERC) der RWTH involviert ist. Das Ziel ist, die Wärme, die bei der Glasproduktion in Herzogenrath und im niederländischen Kerkrade entsteht, als grüne Heizenergie zu verwerten.

Das Projekt nutzt einen Digitalen Zwilling, der die Energieversorgung virtuell abbildet und simuliert. So können verschiedene Szenarien getestet und optimiert werden.  Das Projekt betrachtet sektorenübergreifend Erzeugungs-, Verbrauchs- und Vermarktungsmöglichkeiten. Die RWTH erhält dafür rund 918.000 Euro Förderung.


Mehr Informationen zu dem Vorhaben sind unter Energiepark Herzogenrath – Strukturwandel Rheinisches Revier (revier-gestalten.nrw) sowie bei CO2-neutral bis 2030: Forschungsprojekt Energiepark Herzogenrath mit rund 2,7 Millionen Euro gefördert | Wirtschaft NRW zu finden.

Klimaschutz durch Elektrotechnik – Professor Dirk Uwe Sauers Vorlesung in der Kinderuni

16. Juni 2023 | von
Kinder im Hörsaal

Kinder im Hörsaal. ©RWTH Aachen University

Der Klimawandel ist kein Zukunftsszenario mehr, sondern eine Realität, die uns alle betrifft. Ob Dürre, Hochwasser oder Waldbrände – die Folgen der globalen Erwärmung sind dramatisch für die Natur und die Menschen. Besonders hart trifft es die Länder des globalen Südens, aber auch bei uns sind die Auswirkungen spürbar. Das haben wir spätestens beim verheerenden Hochwasser im Juli 2021 erlebt.

Deshalb müssen wir uns dringend mit dem Thema Klimawandel auseinandersetzen. Das macht auch Dirk Uwe Sauer, Professor für Elektrochemische Energiewandlung und Speichersystemtechnik an der RWTH Aachen. Er forscht seit über 30 Jahren an neuen Energiesystemen und berät die Politik bei der Energiewende.

„Wir sehen an allen Stellen, dass der Klimawandel stattfindet – mit vielen negativen Folgen. Und wir brauchen dringend einen Umbruch in der Art und Weise, wie wir uns bisher mit Energie versorgt haben.“

Das betrifft nicht nur uns Erwachsene, sondern vor allem die Kinder und Jugendlichen von heute. Sie werden mit den Einschränkungen leben müssen, die der Klimawandel mit sich bringt. „Ich glaube, man sollte auch nicht unterschätzen, was die Kinder alles so wissen und was sie alles so können.“, sagt Professor Sauer.

Es ist noch nicht zu spät etwas zu verändern

Der Physiker erklärte in seiner Vorlesung nicht nur die Gefahren des Klimawandels, sondern auch die nötigen Veränderungen verständlich machen. Er zeigte mit verschiedenen Materialien wie Videos, Folien und interaktiven Darstellungen die physikalischen Grundlagen und die Möglichkeiten durch rechtzeitiges Handeln: „Ich will auch den Optimismus verbreiten und aufzeigen, dass es auch besser werden kann, als es aktuell der Fall ist. Denn wenn wir noch das Ruder rechtzeitig in die Hand nehmen, dann haben wir noch die Möglichkeit, Schlimmeres zu vermeiden.“ Dafür muss die Gesellschaft aber ihre Angst vor neuen Technologien überwinden. Der Professor meinte, dass zu viel über die Risiken geredet wird, statt die Chancen zu sehen. „Und das können wir uns auch schlicht jetzt nicht mehr leisten.“ Ein Urteil des Bundesverfassungsgerichts aus dem Jahr 2021 hat die Politik und damit die Bevölkerung zum schnelleren Handeln verpflichtet. Je langsamer Fortschritte gemacht werden, desto mehr werden die Lebensbedingungen der nächsten Generationen eingeschränkt. Deshalb hat die vorherige Bundesregierung die Klimaschutzziele und das Klimaschutzgesetz verschärft. „Wir haben die Möglichkeit, diese Ziele zu erreichen. Wir haben die notwendigen Technologien, um alle acht Milliarden Menschen auf der Welt ordentlich mit erneuerbaren Energien zu versorgen.“, sagte Sauer.

Der Klimawandel ist ein wichtiges Thema, das uns alle angeht. Aber was bedeutet er eigentlich und wie können wir ihm entgegenwirken? Das hat Professor Sauer den Kindern in seiner Vorlesung zur Kinderuni am 16. Juni 2023 erklärt. Er zeigte Ihnen, wie die Erde sich erwärmt und welche Folgen das für die Natur und die Menschen hat. Zudem stellte er auch Lösungen vor, wie wir mit erneuerbaren Energien und neuen Technologien das Klima schützen können. Zum Beispiel mit Solarzellen, die Strom aus Sonnenlicht erzeugen, oder mit Elektroautos, die keine Abgase ausstoßen. Professor Sauer zeigte den Kindern aber nicht nur die Probleme des Klimawandels auf, sondern auch die Chancen, die sich daraus ergeben. Er vermittelte Ihnen, dass wir mit unserer Energieversorgung nicht nur das Klima beeinflussen, sondern auch die Artenvielfalt fördern können.

„Ich möchte den Kindern gerne aufzeigen, dass beispielsweise große Photovoltaikanlagen auf freien Feldern eben nicht nur Strom erzeugen, sondern auch Raum für extensive Landwirtschaft schaffen, für Insekten, die dort wieder leben und sich entfalten können.“

Der Klimawandel ist eine große Herausforderung, die wir nur gemeinsam bewältigen können. Dafür brauchen wir ein Bewusstsein für die Zusammenhänge zwischen Energie und Umwelt, das schon bei den Kindern beginnt. Ein weiteres Ziel der Kinderuni-Veranstaltung war es, die Kinder für naturwissenschaftliche Themen zu begeistern. „Die Physik hat den großen Vorteil, dass sie sehr plastisch Dinge veranschaulichen und eben auch Zusammenhänge darstellen kann“, sagte Sauer. Mit einfachen Mitteln zeigte Professor Sauer, wo die Forschung ansetzt und welche Möglichkeiten sich durch technischen Fortschritt ergeben kann.

Quelle: Aachener Zeitung, 16. Juni 2023

Neurowissenschaftliche Simulatoren der Zukunft: Wie ein neuer Ansatz die Forschung voranbringt

08. Juni 2023 | von
Ein Gehirn als Hologramm, dahinter das NeuroAI Framework.

©Lehrstuhl für Integrierte digitale Systeme und Schaltungsentwurf

Eine neue Art von Framework namens „neuroAIˣ“ wurde von der Gruppe von RWTH-Professor Tobias Gemmeke entwickelt. Dieses Framework ist hochflexibel und ermöglicht es, das Gehirn und seine Informationsverarbeitung besser zu verstehen und zu modellieren.

Das Gehirn ist eines der faszinierendsten und komplexesten Organe, das viele Fragen aufwirft. Wie funktioniert es? Wie entsteht aus der Aktivität von Milliarden von Neuronen unser Bewusstsein und Verhalten? Wie können wir von dem Gehirn lernen, um leistungsfähigere und effizientere Computer zu bauen?

Um diese Fragen zu beantworten, erforschen Neurowissenschaftlerinnen und Neurowissenschaftler die Struktur und Funktion von Mikroschaltkreisen im Gehirn, die aus Gruppen von Neuronen bestehen. Diese Mikroschaltkreise sind für die Verarbeitung von Informationen in verschiedenen Hirnregionen verantwortlich. Durch die Analyse der Zusammenarbeit von Neuronen in diesen Schaltkreisen können sie Modelle entwickeln, die erklären, wie das Gehirn Informationen verarbeitet und wie sich daraus Verhalten ergibt. Um diese Modelle zu testen und zu verbessern, sind Computersimulationen von künstlichen neuronalen Netzen unerlässlich.

Das Framework „neuroAIˣ“ bietet eine Plattform, um solche Computersimulationen durchzuführen. Es ist hochflexibel und erlaubt es, verschiedene Arten von neuronalen Netzen zu erstellen, zu trainieren und zu analysieren. Dabei können sowohl biologisch plausible als auch künstliche neuronale Netze berücksichtigt werden. Das Framework ist auch skalierbar und kann auf verschiedenen Hardware-Plattformen eingesetzt werden, von herkömmlichen CPUs bis hin zu spezialisierten Chips für Brain-Inspired Computing.

Eine Infografik zum NeuroAIX Framework.

neuroAIˣ FPGA-Cluster ist beim Betrieb biologischer neuronaler Netze zehnmal schneller und zehnmal energieeffizienter als die besten neurowissenschaftlichen Simulatoren von heute. ©Lehrstuhl für Integrierte digitale Systeme und Schaltungsentwurf

Das Framework besteht aus zwei Komponenten: einem Software-Tool, das neuromorphe Architekturen schnell bewerten kann, und einem Hardware-Cluster, der aus 35 FPGA (Field-Programmable Gate Array) -Karten zusammengesetzt ist. Der Hardware-Cluster hat zwei Funktionen: Er kann als Testplattform verwendet werden, um das Software-Tool zu kalibrieren und die vorgeschlagenen Architekturen auf ihre Effizienz zu testen. Er kann auch als neurowissenschaftlicher Simulator fungieren, der die besten existierenden Plattformen in Bezug auf Geschwindigkeit und Energieeffizienz um das Zehnfache schlägt.

„Wir sind angenehm überrascht von der hohen Beschleunigung und der Energieeffizienz, die unser System erreicht hat, da der Schwerpunkt unserer Arbeit auf der Flexibilität und Reproduzierbarkeit des Simulatorsystems lag“, erklärt Kevin Kauth, Doktorand in der Gruppe von Tobias Gemmeke und einer der Hauptentwickler des Projekts.

Eine mögliche Zukunftsvision von Gemmeke und seinem Team ist es, einen FPGA-Cluster mit hoher Kapazität zu bauen und eine Webplattform zu entwickeln, die es Neurowissenschaftlerinnen und Neurowissenschaftlern sowie KI-Forschenden aus aller Welt ermöglicht, den Cluster über die Cloud zu nutzen.


Unter neuroaix.de findet ihr noch weitere Informationen zu dem spannenden Projekt.
Eine detaillierte Beschreibung des neuroAIx-Frameworks wurde zudem in der Open-Access-Zeitschrift Frontiers in Computational Neuroscience veröffentlicht.