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FAZ Plus Artikel Künstliche Intelligenz 2.0 : Der gepflegte Dialog der Drähte

BrainScaleS-Chip der ersten Generation. 384 Neuronen sind über 100.000 Synapsen miteinander verknüpft . Bild: Kirchhoff Institut für Physik

Kein Betriebssystem, kein Datenspeicher: „Neuromorphe“ Computer rechnen nach Art des Gehirns und vollbringen wundersame Dinge. Ihr Baukasten vergrößert sich schnell. Können sie die klassischen Supercomputer ersetzen?

          Es ist verblüffend, wozu leistungsfähige Computer dank Künstlicher Intelligenz und Big Data heutzutage imstande sind. Sie können riesige Datenmengen verarbeiten, Gesichter und Sprache erkennen und sogar die Bedeutung gesprochener Worte richtig interpretieren. Sie sind Meister in Strategiespielen wie Schach und Go und sogar in der Lage, sich Witze und Kochrezepte auszudenken. Man traut den Computern sogar zu, unsere Autos künftig sicher durch den dichten Straßenverkehr zu steuern, medizinische Diagnosen zu stellen und industrielle Fertigungsprozesse zu revolutionieren. Diese technischen Umwälzungen setzten allerdings voraus, dass sich die Leistungsfähigkeit der Computerchips so rasant weiterentwickelt wie bisher.

          Manfred Lindinger

          Redakteur im Ressort „Natur und Wissenschaft“.

          Doch in der Mikroelektronik kommt die Miniaturisierungswelle, die bisher der Garant für die Beschleunigung der Rechengeschwindigkeit war, allmählich ins Stocken. Es fällt der Halbleiterindustrie immer schwerer, noch mehr Transistoren auf einem kaum daumennagelgroßen Siliziumchip unterzubringen. Zudem erweist sich die klassische, vom Computerpionier John von Neumann entworfene  Computerarchitektur zunehmend als Flaschenhals. Weil Rechnen und Datenspeicherung in einem Prozessor traditionell räumlich getrennt voneinander ablaufen, müssen für jeden Rechenschritt die Daten über Leiterbahnen hin- und hertransportiert werden. Das kostet Zeit und Energie und heizt die Chips auf. Und je mehr Bauteile auf einem Chip sitzen, desto größer wird die freigesetzte Wärme. Moderne Computer benötigen deshalb aufwendige und teure Kühlsysteme. Entsprechend hoch ist der Energieverbrauch.

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          Aus 160.000 künstlichen Neuronen besteht der neuromorphe  Computerchip „Loihi“ von Intel. Er verarbeitet digitale Daten in ähnlicher Weise  wie das Gehirn.

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          Der Supercomputer „Summit“ von IBM am Oak Ridge National Laboratory. Er verbraucht soviel Stom wie eine Ortschaft mit einigen hundert Einwohnern.

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          Dieser Computer besteht aus 16 neuromorphen TrueNorth-Prozessoren

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          In diesem Computer-Systemen stecken neuromorphe BrainScale-Chips.

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          Der Memristor aus Jülich unter dem Elektronenmikroskop (links).  Silberionen (blau) wandern durch das hundert Nanometer dünne Filament (orange) und verändern dessen elektrisches Verhalten. Das Bauteil zeigt ein Verhalten wie man es von  Synapsen kennt, über die Neuronen im Gehirn miteinander verschaltet sind.

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