(TL). In einer bahnbrechenden Entwicklung haben Forscher der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel einen signifikanten Fortschritt in der Computertechnologie erzielt, der darauf abzielt, die Effizienz und Leistungsfähigkeit des menschlichen Gehirns nachzuahmen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Computern, die Informationen seriell verarbeiten, funktioniert unser Gehirn parallel und dynamisch, was eine schnellere und energieeffizientere Verarbeitung ermöglicht, besonders in Bereichen wie der Mustererkennung.
Das aktuelle Computerdesign basiert auf Siliziumtechnologie, die trotz beeindruckender Fortschritte in Hardware und Verarbeitungskapazität nicht an die Komplexität und Robustheit neuronaler Netzwerke heranreicht. Diese Grenze erfordert eine neue Herangehensweise an die Materialwissenschaft und Prozesstechnologie, um die Dynamik der biologischen Informationsverarbeitung zu imitieren.
Die Kieler Forscher konzentrierten sich auf die Entwicklung von Materialien, die sich ähnlich dynamisch wie biologische Nervensysteme verhalten. Hierbei spielt die Fähigkeit zur Veränderung auf atomarer und molekularer Ebene eine Schlüsselrolle. Diese neuartigen Materialien sollen die sieben Grundprinzipien der biologischen Informationsverarbeitung erfüllen, darunter Plastizität, die als Voraussetzung für Lern- und Erinnerungsprozesse gilt.
Die Möglichkeiten, die sich durch die Kombination dieser Materialien eröffnen, könnten weit über die Grenzen der klassischen Siliziumtechnologie hinausgehen. In einer Zeit, in der Industrie und Gesellschaft eine stetig wachsende Rechenleistung benötigen, könnten diese Entwicklungen den Weg für eine neue Generation von Computertechnologien ebnen, die nicht nur leistungsfähiger, sondern auch nachhaltiger sind.
Zu den innovativen Entwicklungen des Teams gehören spezielle granulare Netzwerke aus Silber-Gold-Nanopartikeln, die eine ausgewogene Kombination aus Stabilität und schneller Leitfähigkeitsänderung aufweisen. Diese Eigenschaften ähneln dem Zustand der Kritikalität, in dem das Gehirn am effizientesten arbeitet. Weitere Experimente mit Zinkoxid-Nanopartikeln und elektrochemisch gebildeten Metallfilamenten zeigten, dass sich Netzwerkpfade durch elektrischen Input verändern lassen, was Parallelen zu elektrischen Impulsen im Gehirn während bewusster Sinneswahrnehmungen aufweist.
Dieser Durchbruch markiert einen Wendepunkt in der Art und Weise, wie wir über Computertechnologie denken, und zeigt ein enormes Potenzial für die Zukunft der Informationsverarbeitung und -speicherung. Die Forschungsergebnisse, die in der Fachzeitschrift Materials Today veröffentlicht wurden, könnten die Grundlage für eine neue Generation von Computern bilden, die nicht nur die Leistungsgrenzen bestehender Technologien überwinden, sondern auch einen energieeffizienteren und nachhaltigeren Ansatz in der Datenverarbeitung bieten.
