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Künstliche Neuronen gehen auf Mottenjagd

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Projekt „Memtrap“: TU Dresden arbeiten an lernfähigen organischen Insektenfallen

Dresden, 21. April 2021. Können in naher Zukunft lernfähige „Terminator“-Sensoren all jene Insektenplagen stoppen, die sonst ganze Ernten vernichten? Optoelektroniker und KI-Experten der TU Dresden sind da zumindest auf einer heißen Spur: Sie wollen im Projekt „Memtrap“ (Speicherfalle) gemeinsam lernfähige organische Terminator-Chips bauen, die „gute“ von „bösen“ Insekten unterscheiden können und nur die Plagegeister fangen. Das hat Prof. Stefan Mannsfeld vom Zentrum für fortgeschrittene Elektronik Dresden (Cfaed) mitgeteilt. Er treibt das Projekt gemeinsam mit Prof. Frank Ellinger und Dr. Bahman K. Boroujeni vom Lehrstuhl für Schaltungstechnik und Netzwerktheorie voran.

Prof. Stefan Mannsfeld kam aus dem kalifornischen Stanford nach Dresden, weil er hier ein einzigartige Forschungsmöglichkeiten an organischer Elektronik sieht - und übrigens auch die Kita-Plätze viel günstiger als in den USA sind. Foto: cfaed

Prof. Stefan Mannsfeld kam aus dem kalifornischen Stanford nach Dresden, weil er hier ein einzigartige Forschungsmöglichkeiten an organischer Elektronik sieht. Foto: cfaed

Neuromorphe Fallen lernen dazu

Die Forscher und Forscherinnen wollen dafür neuromorphe lernfähige Schaltkreise mit Formerkennungs-Sensoren verknüpfen. Diese Chips werden ähnlich wie Fliegenfallen aufgestellt. Kommt ein Insekt dahergeflogen, erkennt die intelligente Falle an den Umrissen, ob da zum Beispiel eine gefährliche Miniermotte oder eine fleißige Imme Platz genommen hat – und eliminiert dann die „Bösen“ und lässt die „Guten“ weiterfliegen. Gerade letzteres ist auch besonders wichtig, das die Zahl jener Insekten sinkt, die Pollen verteilen und damit Ernten sichern.

Organische Nanowatt-Speicher können sich Muster merken

Solche cleveren Insekten-Fallen müssten einerseits lern- und leistungsfähig, andererseits sehr preiswert und platzsparend sein. Auch dürften sie nur wenige Nanowatt elektrische Energie verbrauchen, damit sie sich auf Obstplantagen oder landwirtschaftlichen Feldern durchsetzen können. Möglich macht dies eine Innovation der TU Dresden: Photoniker vom Cfaed und vom „Dresden Integrated Center for Applied Physics and Photonic Materials“ (IAPP) haben in den vergangenen Jahren neuartige organische Lichtspeicher entwickelt. Diese „PinMOS“-Speicher sind eine Kombination aus organischen Leuchtdioden (OLEDs) und Kondensatoren. Sie können sich – anders als klassische Computerchips – nicht nur Nullen und Einsen merken, sondern viele verschiedene Ziffern pro Zelle. Und diese Daten lassen sich sowohl durch Strom wie auch durch Licht auslesen und schreiben. Zudem können Schaltkreise mit solchen organischen Speicherzellen sich auch Muster merken und dann erkennen – zum Beispiel eben die Formen von Bienen und Motten unterscheidet.

Mit MPi oder Sturmgewehr kann man gegen die gut gepanzerten T800-Terminatoren wenig ausrichten. Bildschirmfoto aus: Terminator Resistance

T800-Terminator im Videospiel “Terminator Resistance”. Bildschirmfoto aus: Terminator Resistance

Memristoren für die KI von morgen

Die Insekten-Terminatoren sind Teil von „Memristec“ („Memristive Devices Toward Smart Technical Systems“). Mit diesem Programm fördert die „Deutsche Forschungsgemeinschaft“ (DFG) bis 2026 diverse Projekte, die auf den Einsatz von lernfähigen Speichern (Memristoren) zielen. Aus solchen Memristoren lassen sich beispielsweise neuronale Netzwerke für Künstliche Intelligenzen (KI) konstruieren.

Autor: Heiko Weckbrodt

Quellen: Interview Prof. Mannsfeld, TUD, Memristec