Gehirn bleibt Vorbild für Computer der Zukunft
UMass baut menschliche Neuronen nach, was konventionelle Mikroprozessoren revolutionieren soll
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Künstliche Neuronen: Diese sollen für bessere Computer sorgen (Illustration: Jun Yao, umass.edu) |
Amherst (pte003/02.10.2025/06:05)
Computer nach Art des Gehirns haben Ingenieure der University of Massachusetts Amherst (UMass) mithilfe künstlicher Neuronen entwickelt, dessen elektrische Funktionen denen biologischer Neuronen sehr ähnlich sind. Damit haben sie die Tür zum Bau von Computern ein Stück weiter aufgestoßen, die auf biologischen Prinzipien basieren, also so ähnlich funktionieren wie das menschliche Gehirn, das viel effektiver arbeitet als ein Rechner mit konventionellen Mikroprozessoren.
Stromverbrauch sinkt drastisch
"Unser Gehirn verarbeitet enorme Datenmengen. Aber sein Stromverbrauch ist sehr, sehr gering, insbesondere im Vergleich zur Strommenge, die für den Betrieb eines großen Sprachmodells wie ChatGPT benötigt wird", sagt UMass-Doktorand Shuai Fu. Er hat das Neuron gemeinsam mit Jun Yao entwickelt.
Das menschliche Gehirn und seine Nervenzellen sind über 100 Mal energieeffizienter als die elektrischen Schaltkreise eines Computers. Das Gehirn besteht aus Milliarden von Neuronen, spezialisierten Zellen, die elektrische Impulse aus dem gesamten Körper verarbeiten. Während das Gehirn nur etwa 20 Watt benötigt, um beispielsweise eine Geschichte zu schreiben, benötigt ein Großes Sprachmodell für dieselbe Aufgabe eine Leistung von mehr als ein Kilowatt.
Hohe Spannung bisher Problem
Elektro- und Computeringenieure arbeiten schon seit langer Zeit daran, künstliche Neuronen zu entwickeln, die sich als Schaltkreise in effizienteren Computern einsetzen lassen. Doch die meisten arbeiteten bei zu hohen Spannungen, die natürliche Neuronen nicht aushalten. Forscher der Universität Linköping sind dem Ziel schon ziemlich nahegekommen, wie pressetext berichtete. Deren künstliches Neuron aus leitfähigen Kunststoffen ist speziell für Implantate ausgelegt.
Die UMass-Ingenieure setzen dagegen auf Protein-Nanodrähte, die sie aus dem Bakterium Geobacter sulfurreducens synthetisierten, das selbst Strom erzeugt. Die daraus hergestellten Neuronen sprechen schon auf eine Spannung von 0,1 Volt an, was der von menschlichen Neuronen entspricht. Folglich können das natürliche und das künstliche Neuron direkt miteinander kommunizieren. Die Anwendungspalette ist breit - von der Neugestaltung von Computern nach besonders effizienten Prinzipien bis hin zu Elektronik, die direkt mit dem menschlichen Körper kommuniziert.
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