DFG Forschergruppe 2093

Memristive Bauelemente für Neuronale Systeme
Modellierung und Simulation memristiver Bauelemente und Systeme (Teilprojekt C3)
Projektleiter: Dr.-Ing. Thomas Mussenbrock, Priv.-Doz. Dr.-Ing. Karlheinz Ochs

Das Ziel der For­scher­grup­pe ist die tech­ni­sche Nach­bil­dung der neu­ro­na­len In­for­ma­ti­ons­ver­ar­bei­tung im tri­syn­ap­ti­schen Schalt­kreis des Hip­po­cam­pus auf der Basis mem­ris­ti­ver Bau­ele­men­te.

Im Fokus der For­scher­grup­pe steht die Über­tra­gung der neu­ro­na­len, syn­ap­ti­schen Plas­ti­zi­tät und In­for­ma­ti­ons­spei­che­rung in eine ana­lo­ge Schal­tungs­tech­nik mit na­no­elek­tro­ni­schen, mem­ris­ti­ven Bau­ele­men­ten. Die Her­aus­for­de­rung be­steht darin syn­ap­ti­sche Plas­ti­zi­täts­me­cha­nis­men als Grund­la­ge von Lern- und Ge­dächt­nis­pro­zes­sen in bio­lo­gi­schen Sys­te­men auf mem­ris­ti­ve tech­ni­sche Schal­tun­gen zu über­tra­gen. Hier­bei sol­len neu­ro­bio­lo­gi­sche zel­lu­lä­re Me­cha­nis­men, wie sie in Neu­ro­nen und Syn­ap­sen vor­kom­men, in­ner­halb mem­ris­ti­ver Bau­ele­men­te nach­ge­bil­det wer­den. Zel­lu­lä­re Lern- und Ge­dächt­nis­for­men sol­len bau­teil- und schal­tungs­tech­nisch so re­kon­stru­iert wer­den, dass im­pli­zi­te1 und ex­pli­zi­te Lern­pro­zes­se tech­nisch nach­ge­bil­det wer­den kön­nen. Durch eine de­tail­lier­te Cha­rak­te­ri­sie­rung der sta­ti­schen und dy­na­mi­schen Ei­gen­schaf­ten mem­ris­ti­ver Bau­ele­men­te und durch die Nach­bil­dung zel­lu­lä­rer Lern­me­cha­nis­men mit­tels mem­ris­ti­ver Sys­te­me sol­len Lern- und Ge­dächt­nis­pro­zes­se in neu­ro­bio­lo­gisch in­spi­rier­ten Netz­werk­schal­tun­gen emu­liert wer­den. Hier­zu sol­len, ba­sie­rend auf der be­son­de­ren Struk­tur des hip­po­cam­pa­len tri­syn­ap­ti­schen Schalt­krei­ses, neu­ro­bio­lo­gi­sche Schalt­pro­zes­se ad­ap­tiert wer­den, die sich eng an den Lern- und Ge­dächt­nis­pro­zes­sen in­ner­halb des Hip­po­cam­pus des Säu­ge­tier­ge­hirns ori­en­tie­ren. Der Hip­po­cam­pus re­prä­sen­tiert das zen­tra­le Hirn­are­al für Ge­dächt­nis, Ler­nen sowie Mus­ter­se­pa­ra­ti­on und -kom­plet­tie­rung. Das Ziel der For­scher­grup­pe ist die Um­set­zung der Funk­ti­ons­ab­läu­fe in­ner­halb des tri­syn­ap­ti­schen hip­po­cam­pa­len Schalt­krei­ses in eine mem­ris­ti­ve Schal­tung. Hier­bei soll auch die Frage ge­klärt wer­den, in­wie­weit sich die neu­ro­lo­gi­schen Kon­zep­te ko­gni­ti­ver Kar­ten und Orts­zel­len auf ana­lo­ge Schal­tungs­ar­chi­tek­tu­ren über­tra­gen las­sen. Die For­scher­grup­pe soll die­ses am­bi­tio­nier­te Ziel durch ein Netz­werk aus Wis­sen­schaft­ler/innen mit kom­ple­men­tär auf­ge­stell­ten Ex­per­ti­sen er­rei­chen.

Mehr dazu finden Sie auch unter https://www.for2093.uni-kiel.de/de/for2093-1.

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