TU Dresden an zwei europäischen Flagship-Projekten beteiligt

Das Human Brain Project sowie das Projekt Graphen sind die Gewinnerprojekte im europäischen Flagship-Wettbewerb. An beiden Projekten sind auch Wissenschaftler der TU Dresden beteiligt. +++

Im „Human Brain Project“ (HBP) arbeiten rund 250 Forscher aus 23 Ländern gemeinsam an der Vision, das menschliche Gehirn zu simulieren. Dazu wollen die Wissenschaftler Ansätze aus der Hirnforschung und der Informationstechnologie miteinander vernetzen. Das Projekt wird entsprechende Plattformen für Neuroinformatik, Gehirnsimulation und Supercomputing entwickeln, bei denen neurowissenschaftliche Daten aus aller Welt zusammengefasst und in einheitliche Modelle und Simulationen des Gehirns integriert sowie die Modelle mit biologischen Daten verglichen und der Wissenschaft weltweit zur Verfügung gestellt werden können. Letztendlich soll erreicht werden, dass Neurowissenschaftler Informationen über Gene, Moleküle und Zellen mit der Kognition und dem Verhalten des Menschen verbinden können. Eine neuartige Medizininformatikplattform wird klinische Daten aus aller Welt zusammenführen, sodass Medizinforscher die darin enthaltenen wertvollen klinischen Informationen entschlüsseln und in Computermodelle von Erkrankungen einbeziehen können. Damit sollen Techniken für die objektive Diagnose von Gehirnerkrankungen entwickelt, ihre zugrunde liegenden Mechanismen erforscht und die Suche nach neuen Behandlungen beschleunigt werden. Schließlich wird das HBP zur Einrichtung neuer Plattformen für „Neuromorphic Computing“ und Neurorobotik führen, wodurch Forscher neue Computersysteme und Roboter auf der Grundlage der Architektur und Schaltkreise des Gehirns entwickeln können.

Einer der Hauptpartner bei Entwurf und Aufbau der „Neuromorphic Computing“-Plattform im Human Brain Projekt ist die Stiftungsprofessur Hochparallele VLSI-Systeme und Neuromikroelektronik (Prof. Rene Schüffny) der TU Dresden. Zusammen mit der Ruprecht-Karls Universität-Heidelberg und der University of Manchester sollen dabei fundamental neue Rechnerarchitekturen entworfen werden, die physikalische Modelle der Gehirnvernetzung und -funktionalität in Silizium darstellen. Die Stiftungsprofessur wird dabei vor allem am Aufbau des Kommunikationsnetzwerkes und der Infrastruktur der „Neuromorphic Computing“-Plattform beteiligt sein. „Unsere Fähigkeit, integrierte Schaltkreise mit kognitiver Funktionalität in modernsten CMOS-Technologien zu entwerfen, ist das Resultat einer langjährigen Strategie, ein erfahrenes Team aufzubauen, das alle Aspekte von mixed-signal und neuromorphem IC-Design sowie neurowissenschaftlicher Modellierung abdeckt. Diese Ingenieurskompetenz in vielen Disziplinen ist ein Schlüsselfaktor zur Umsetzung der im Human Brain Projekt geplanten komplexen Chipsysteme an der TU Dresden“, fasst Prof. Rene Schüffny den Erfolg zusammen. Dr. Christian Mayr, der die neuromorphe Designgruppe an der Stiftungsprofessur leitet, betont: „Die TU Dresden und die Stiftungsprofessur erhalten damit die einmalige Chance, in großem Maßstab an der vordersten Front der Neurowissenschaften mitzuwirken und dabei völlig neuartige kognitive Informationsverarbeitung in VLSI-Schaltkreise umzusetzen.“

Die Initiative „Graphene“, die als zweites Projekt für die Flagship-Förderung ausgewählt wurde, zielt auf die Untersuchung und Nutzung der einzigartigen Eigenschaften eines revolutionären, auf Kohlenstoff basierenden Werkstoffs. Graphen – dieses aus einzelnen Kohlenstoffschichten aufgebaute „Wundermaterial“ – gilt als der Stoff, der die klar erkennbaren Grenzen der heutigen Elektronik-Technologie auf Basis von Silizium durchbrechen und so die Zukunft der Elektronik bestimmen könnte. Seine besonderen physikalischen und chemischen Eigenschaften verleihen ihm außergewöhnliche elektrische, mechanische und optische Merkmale. So leitet es Strom besser als Kupfer und zählt trotz seiner Dünne zu den härtesten und belastbarsten Materialien der Welt. Darüber hinaus bietet Graphen die Möglichkeit zur flexiblen Verarbeitung in ultradünnen, nur eine Atomlage umfassenden transparenten Schichten. Zukünftig werden daher weitreichende Anwendungsmöglichkeiten in den Bereichen Informations- und Telekommunikationstechnologie, Materialwissenschaft, Energie und Life-Science erwartet.

Die TU Dresden und die im DRESEN-concept zusammengefassten Forschungseinrichtungen weisen ein breites Kompetenzspektrum in Synthese, Charakterisierung und Modellierung von Graphenstrukturen auf und sind als starke Partner in diesem Flagship-Projekt vertreten. Jüngst erschienen beispielsweise aus der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Gianaurelio Cuniberti (Institut für Werkstoffwissenschaft) in der angesehenen Fachzeitschrift Scientific Reports aus der Nature-Gruppe zwei Artikel zu den thermoelektrischen Eigenschaften und zur Synthese von Graphenmaterialien. Mitglied im Vorstand dieses Konsortiums und an der Konzipierung und Realisierung des Projektes maßgeblich beteiligt ist Prof. Dr. Stephan Roche (Catalan Institute of Nanotechnology, Barcelona), der als Friedrich Wilhelm Bessel-Forschungspreisträger auch an der TU Dresden forscht.

Die wissenschaftlichen Fragestellungen und Herausforderungen der beiden Flagship-Projekte, „Graphene“ und „Human Brain“ sind zudem wichtige Elemente im Exzellenzcluster „Center for Advancing Electronics Dresden – cfAED“, das von der internationalen Vernetzung der Dresdner Forschung in der Flagship-Initiative in großem Maße profitieren wird.

Quelle: Technische Universität Dresden

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