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[:de]Elektrotechnik und Informationstechnik[:en]Electrical Engineering and Information Technology[:]

[:de]RWTH und regionale Partner erfolgreich im Ideenwettbewerb „Clusters4Future“[:en]RWTH and regional partners successful in the „Clusters4Future“ ideas competition[:]

04. Februar 2021 | von

[:de]Zukunftscluster „NeuroSys – Neuromorphe Hardware für autonome Systeme der künstlichen Intelligenz“ – wird vom BMBF mit bis zu 90 Millionen Euro gefördert

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) hat jetzt die Gewinner des Ideenwettbewerbs „Clusters4Future“ veröffentlicht.  Das BMBF finanziert die Forschungen mit bis zu 90 Millionen Euro. „Clusters4Future“ ist Teil der Hightech-Strategie 2025 der Bundesregierung. Der themenoffene Wettbewerb setzt auf regionale Innovationsnetzwerke, die die Stärken der Akteure verbinden, aufkommende Innovationsfelder erschließen und Lösungen für die Herausausforderungen der Zukunft entwickeln.

In NeuroSys engagieren sich neben der RWTH das Forschungszentrum Jülich, die AMO GmbH, die IHK Aachen, die Unternehmen AixACCT Systems GmbH, AIXTRON SE, AppTek GmbH, ELMOS Semiconductor SE, RWTH Innovation GmbH und STAR Healthcare Management. Darüber hinaus sind die Start-Ups AiXscale Photonics UG, Black Semiconductor GmbH, Clinomic GmbH sowie Gremse-IT GmbH involviert. Professor Max Lemme vom Lehrstuhl für Elektronische Bauelemente und Geschäftsführer der AMO GmbH wird die Arbeiten koordinieren. Ziel ist
die Entwicklung neuromorpher Hardware für Anwendungen der künstlichen Intelligenz und damit eine technologische Unabhängigkeit Deutschlands und Europas. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung stellt hierfür bis zu 45 Millionen Euro zur Verfügung.

In Europa gibt nur wenige globale Konzerne im Bereich Hard- und Software. Eine technologische Unabhängigkeit ist von strategischer Bedeutung, da künstliche Intelligenz der Baustein für die nächste weltweite Entwicklungsstufe sein wird. Von dieser Schlüsseltechnologie hängt aber nicht nur das zukünftige Wirtschaftswachstum ab, sondern auch die Bewältigung der großen gesellschaftlichen Herausforderungen wie Klimawandel, Gesundheit, Arbeit oder Mobilität. Künstliche Intelligenz (KI) bringt gleichzeitig neue Herausforderungen, so verursacht das Trainieren großer neuronaler Netze auf Basis moderner Graphikprozessoren (GPUs) mit DeepLearning-Methoden hohe CO2-Emissionen, die die Klimaproblematik weiter verschärfen. Neuronale Netze auf GPU Basis sind daher ökologisch nicht nachhaltig.

Ressourcenschonende neuromorphe Hardware, die neuronale Netze effizienter gestaltet und Datensicherheit als Designkomponente vorsieht, wird daher zum Schlüssel für den breiten Einsatz von KI. Dies gilt vor allem für Einsatzbereiche in autonomen Fahrzeugen, der Medizintechnik und Sensornetzwerken für intelligente Produktion oder Städteregionen. Neuromorphe Systeme sind den zwei Grundbausteinen des menschlichen Gehirns, den Neuronen und den Synapsen, nachempfunden. Sie können durch die Integration neuer Materialien mit bestimmten Eigenschaften eine
ressourcenschonende Vor-Ort-Verarbeitung von Daten ideal leisten. Dies wird unter dem Stichwort „memristiv“ zusammengefasst – aus dem Englischen „memory“ für Speicher und „resistor“ für elektrischer Widerstand.

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der RWTH und des Forschungszentrums Jülich konnten bereits die Funktionalität von neuromorphen Bauelementen aus memristiven Materialien nachweisen. Allerdings gibt es weltweit keine Pilotlinien und Produktionskapazitäten zur Herstellung beziehungsweise Integration von neuromorphen Chips im industriellen Maßstab.
Auch muss das System aus Hardware, Design, Algorithmen und anwendungsgetriebener Software zusammenwirken, um die großen Vorteile neuromorpher Hardware nutzen zu können.
Erforderlich ist daher ein Paradigmenwechsel mit der Chance, in dieser neuen Technologie eine Spitzenposition einzunehmen. NeuroSys will hier die entscheidenden Voraussetzungen erarbeiten.

Neben dem wirtschaftlichen Erfolg sind Aspekte wie der gesellschaftliche Nutzen und die Ethik einer künstlichen Intelligenz zu berücksichtigen. Diese sozio-ökonomischen Rahmenbedingungen sind von essenzieller Bedeutung für neue Technologien, insbesondere mit einer solchen potenziellen Reichweite. Sie werden daher in NeuroSys erforscht, auch um Handlungsempfehlungen für Gesellschaft und Politik zu erarbeiten.

„Der Zukunftscluster ist eine große Chance für die Region Aachen-Jülich, insbesondere im Zusammenhang mit dem Strukturwandel im Rheinischen Revier. Wir treten an, exzellente Wissenschaft in Unternehmen und Start-Ups in der Region zu transferieren. Unsere Vision ist der Aufbau einer Fabrikationslinie in der Region Aachen. Dort soll dann die Co-Integration neuromorpher Funktionen durch neue Materialien in konventionelle Siliziumtechnologie erfolgen“ – Professor Lemme.

Wir gratulieren ebenfalls dem Lehrstuhl für Verbrennungskraftmaschinen, denn zu den sieben geförderten Clustern gehört neben „NeuroSys – Neuromorphe Hardware für autonome Systeme der künstlichen Intelligenz“ noch das  Zukunftscluster „Wasserstoff“, welches  in den nächsten Jahren ebenfalls von der RWTH koordiniert wird. Die RWTH Aachen und das Forschungszentrum Jülich waren Antragsteller zum Zukunftscluster „Wasserstoff“. Bisher sind 24 Institute der beiden Forschungseinrichtungen involviert, hinzu kommen bereits 47 Industriepartner und 16 weitere Organisationen.

Quelle: Pressemitteilung der RWTH Aachen

 [:en]Future clusters „NeuroSys“ and „Hydrogen“ to receive up to 90 million euros in funding from the BMBF

The German Federal Ministry of Education and Research (BMBF) has now published the winners of the „Clusters4Future“ ideas competition. The BMBF is funding the research with up to 90 million euros. „Clusters4Future“ is part of the German government’s High-Tech Strategy 2025. The open-topic competition focuses on regional innovation networks that combine the strengths of the players, tap into emerging fields of innovation and develop solutions for the challenges of the future.

„NeuroSys – Neuromorphic Hardware for Autonomous Artificial Intelligence Systems“

In addition to RWTH, the Forschungszentrum Jülich, AMO GmbH, IHK Aachen, the companies AixACCT Systems GmbH, AIXTRON SE, AppTek GmbH, ELMOS Semiconductor SE, RWTH Innovation GmbH and STAR Healthcare Management are involved in NeuroSys. In addition, the start-ups AiXscale Photonics UG, Black Semiconductor GmbH, Clinomic GmbH and Gremse-IT GmbH are involved. Professor Max Lemme from the Chair of Electronic Components and Managing Director of AMO GmbH will coordinate the work. The goal is the development of neuromorphic hardware for artificial intelligence applications and thus a technological independence for Germany and Europe. The Federal Ministry of Education and Research is providing up to 45 million euros for this purpose.

In Europe, there are only a few global corporations in the hardware and software sector. Technological independence is of strategic importance, as artificial intelligence will be the building block for the next global stage of development. However, not only future economic growth depends on this key technology, but also the management of major societal challenges such as climate change, health, work or mobility. At the same time, artificial intelligence (AI) brings new challenges. For example, training large neural networks based on modern graphics processing units (GPUs) with deep-learning methods causes high CO2 emissions, which further exacerbate the climate problem. GPU-based neural networks are therefore ecologically unsustainable.

Resource-saving neuromorphic hardware that makes neural networks more efficient and includes data security as a design component is therefore becoming the key to the widespread use of AI. This is especially true for areas of application in autonomous vehicles, medical technology and sensor networks for intelligent production or urban regions. Neuromorphic systems are modelled on the two basic building blocks of the human brain, the neurons and the synapses. By integrating new materials with specific properties, they can ideally perform resource-saving on-site processing of data by integrating new materials with certain properties. This is summarised under the keyword „memristive“ – from the English „memory“ for storage and „resistor“ for electrical resistance.

Scientists at RWTH and Forschungszentrum Jülich have already been able to demonstrate the functionality of neuromorphic devices made of memristive materials. However, there are no pilot lines or production capacities worldwide for manufacturing or integrating neuromorphic chips on an industrial scale. Also, the system of hardware, design, algorithms and application-driven software must work together to exploit the major advantages of neuromorphic hardware. What is needed, therefore, is a paradigm shift with the opportunity to take a leading position in this new technology. NeuroSys wants to develop the decisive prerequisites here.

In addition to economic success, aspects such as the social benefits and ethics of artificial intelligence must be taken into account. These socio-economic framework conditions are essential for new technologies, especially with such a potential reach. They are therefore being researched in NeuroSys, also in order to develop recommendations for action for society and politics.

„The Future Cluster is a great opportunity for the Aachen-Jülich region, especially in connection with the structural change in the Rhenish Revier. We are stepping up to transfer excellent science into companies and start-ups in the region. Our vision is to set up a production line in the Aachen region. There, the co-integration of neuromorphic functions through new materials into conventional silicon technology will then take place“ – Professor Lemme.

We also congratulate the Institute for Combustion Engines, since in addition to „NeuroSys“, the seven funded clusters include the future cluster „Hydrogen“, which will also be coordinated by RWTH Aachen University in the coming years. RWTH Aachen University and Forschungszentrum Jülich were applicants for the future cluster „Hydrogen“. So far, 24 institutes of the two research institutions are involved, in addition to 47 industrial partners and 16 other organizations.

Source: Press release of RWTH Aachen University[:]

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