Das menschliche Gehirn funktioniert anders als ein Computer. W\u00e4hrend das Gehirn mit biologischen Zellen und elektrischen Impulsen arbeitet, verwendet ein Computer Transistoren auf Siliziumbasis. Ein Wissenschaftlerteam um Paschalis Gkoupidenis, Gruppenleiter am Max-Planck-Institut f\u00fcr Polymerforschung, hat nun in einer gro\u00df angelegten Forschungskooperation die beiden Welten miteinander verbunden. <\/p>\n\n\n\n
Sie haben einen Spielzeugroboter mit einem intelligenten und anpassungsf\u00e4higen elektrischen Schaltkreis ausgestattet, der aus weichen organischen Materialien besteht, \u00e4hnlich wie die biologische Materie, so die Max-Planck Gesellschaft in einer Pressemeldung<\/a>. Mit diesem bio-inspirierten Ansatz konnten sie dem Roboter beibringen, selbstst\u00e4ndig durch ein Labyrinth zu navigieren und sich dabei an visuellen Zeichen zu orientieren.<\/p>\n\n\n\n Der Prozessor ist das Gehirn eines Computers. Aber Prozessoren arbeiten grundlegend anders als das menschliche Gehirn. Transistoren f\u00fchren logische Operationen mit Hilfe von elektronischen Signalen durch. Im Gegensatz dazu arbeitet das Gehirn mit Nervenzellen, so genannten Neuronen, die \u00fcber biologische Leiterbahnen, so genannte Synapsen, verbunden sind. Auf einer h\u00f6heren Ebene werden diese Signale vom Gehirn genutzt, um den K\u00f6rper zu steuern und die Umgebung wahrzunehmen. <\/p>\n\n\n\n Die Reaktion des K\u00f6rper-Gehirn-Systems auf die Wahrnehmung bestimmter Reize – zum Beispiel \u00fcber Augen, Ohren oder Tastsinn – wird durch einen Lernprozess ausgel\u00f6st. Kinder lernen zum Beispiel, nicht zweimal auf eine hei\u00dfe Herdplatte zu greifen: Ein Eingangsreiz f\u00fchrt zu einem Lernprozess mit einem klaren Verhaltensergebnis.<\/p>\n\n\n\n Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler um Paschalis Gkoupidenis, Gruppenleiter im Arbeitskreis von Paul Blom am Max-Planck-Institut f\u00fcr Polymerforschung, haben dieses Grundprinzip des Lernens durch Erfahrung nun in vereinfachter Form angewandt und einen Roboter mit Hilfe eines sogenannten organischen neuromorphen Schaltkreises durch ein Labyrinth gesteuert. Die Arbeit war eine umfangreiche Zusammenarbeit zwischen den Universit\u00e4ten Eindhoven, Stanford, Brescia, Oxford und KAUST.<\/p>\n\n\n\n “Wir wollten mit diesem einfachen Aufbau zeigen, wie leistungsf\u00e4hig solche ‘organischen neuromorphen Ger\u00e4te’ unter realen Bedingungen sein k\u00f6nnen”, sagt Imke Krauhausen, Doktorandin in Gkoupidenis’ Gruppe und an der TU Eindhoven<\/a> (van de Burgt-Gruppe) sowie Erstautorin der wissenschaftlichen Arbeit.<\/p>\n\n\n\n Um die Navigation des Roboters innerhalb des Labyrinths zu erm\u00f6glichen, f\u00fctterten die Forscher den intelligenten adaptiven Schaltkreis mit sensorischen Signalen aus der Umgebung. Der Weg des Labyrinths zum Ausgang wird an jeder Labyrinthkreuzung visuell angezeigt. Anfangs interpretiert der Roboter die visuellen Zeichen oft falsch, so dass er an den Kreuzungen des Labyrinths falsche “Abbiege”-Entscheidungen trifft und den Weg nach drau\u00dfen nicht findet. Wenn der Roboter diese Entscheidungen trifft und in Sackgassen f\u00e4hrt, wird er durch korrigierende Reize davon abgehalten, diese falschen Entscheidungen nochmals zu treffen. <\/p>\n\n\n\n Die korrigierenden Reize, z. B. wenn der Roboter gegen eine Wand st\u00f6\u00dft, werden \u00fcber elektrische Signale, die von einem am Roboter angebrachten Ber\u00fchrungssensor ausgel\u00f6st werden, direkt auf den organischen Schaltkreis \u00fcbertragen. Mit jeder weiteren Ausf\u00fchrung des Experiments lernt der Roboter allm\u00e4hlich, an den Kreuzungen die richtigen “Wende”-Entscheidungen zu treffen, d. h. die Korrekturreize zu vermeiden, und findet nach einigen Versuchen den Weg aus dem Labyrinth. Dieser Lernprozess findet ausschlie\u00dflich auf dem organischen adaptiven Schaltkreis statt.<\/p>\n\n\n\n “Wir waren gl\u00fccklich zu sehen, dass der Roboter nach einigen Durchl\u00e4ufen durch das Labyrinth fahren kann, indem er auf einem einfachen organischen Schaltkreis lernt. Wir haben hier einen ersten, sehr einfachen Aufbau gezeigt. Wir hoffen jedoch, dass in ferner Zukunft organische neuromorphe Ger\u00e4te auch f\u00fcr lokales und verteiltes Rechnen\/Lernen eingesetzt werden k\u00f6nnen. Dies wird v\u00f6llig neue M\u00f6glichkeiten f\u00fcr Anwendungen in der realen Welt der Robotik, der Mensch-Maschine-Schnittstellen und der Point-of-Care-Diagnostik er\u00f6ffnen. Es ist zu erwarten, dass auch neuartige Plattformen f\u00fcr das Rapid Prototyping und die Ausbildung an der Schnittstelle von Materialwissenschaft und Robotik entstehen werden”, sagt Gkoupidenis.<\/p>\n\n\n\n Die Wissenschaftler haben ihr Experiment nun in der renommierten Fachzeitschrift Science Advances ver\u00f6ffentlicht.<\/p>\n\n\n\n Auch interessant: <\/strong><\/em>Umweltfreundliche Stra\u00dfenbel\u00e4ge mit Hilfe von Robotern und Bindf\u00e4den<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":2084,"featured_media":324396,"template":"","meta":{"_acf_changed":false,"advgb_blocks_editor_width":"","advgb_blocks_columns_visual_guide":""},"categories":[36843],"tags":[115522,109021,30140,38456,40219],"location":[24328],"internal_archives":[],"class_list":["post-324375","selected","type-selected","status-publish","has-post-thumbnail","hentry","category-digital-de-de","tag-computer-de","tag-max-planck-gesellschaft-de","tag-max-planck-institut-de","tag-roboter-de","tag-technischen-universitaet-eindhoven-tu-e-de","location-deutschland"],"blocksy_meta":[],"acf":[],"featured_img":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-content\/uploads\/2022\/04\/jhbVkrSS-original-1-e1639563350172-1-1.jpg","coauthors":[],"author_meta":{"author_link":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/author\/mauro-mereu\/","display_name":"Mauro Mereu"},"relative_dates":{"created":"Posted 4 years ago","modified":"Updated 4 years ago"},"absolute_dates":{"created":"Posted on December 15, 2021","modified":"Updated on December 15, 2021"},"absolute_dates_time":{"created":"Posted on December 15, 2021 11:27 am","modified":"Updated on December 15, 2021 11:27 am"},"featured_img_caption":"","tax_additional":{"category":{"linked":["Digital<\/a>"],"unlinked":["Digital<\/span>"],"slug":"category","name":"Categories"},"post_tag":{"linked":["computer<\/a>","Max-Planck-Gesellschaft<\/a>","max-planck-institut<\/a>","Roboter<\/a>","Technischen Universit\u00e4t Eindhoven (TU\/e)<\/a>"],"unlinked":["computer<\/span>","Max-Planck-Gesellschaft<\/span>","max-planck-institut<\/span>","Roboter<\/span>","Technischen Universit\u00e4t Eindhoven (TU\/e)<\/span>"],"slug":"post_tag","name":"Tags"},"language":{"linked":["DE<\/a>"],"unlinked":["DE<\/span>"],"slug":"language","name":"Tags"},"post_translations":{"linked":["pll_61b9b5ca61500<\/a>"],"unlinked":["pll_61b9b5ca61500<\/span>"],"slug":"post_translations","name":""},"location":{"linked":["Deutschland<\/a>"],"unlinked":["Deutschland<\/span>"],"slug":"location","name":"Locations"},"internal_archives":{"linked":[],"unlinked":[],"slug":"internal_archives","name":"Internal Archives"}},"series_order":"","_links":{"self":[{"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/selected\/324375","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/selected"}],"about":[{"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/types\/selected"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2084"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/media\/324396"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=324375"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=324375"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=324375"},{"taxonomy":"location","embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/location?post=324375"},{"taxonomy":"internal_archives","embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/internal_archives?post=324375"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}Lernprozess<\/h2>\n\n\n\n
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