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Glasfaser, die wie das menschliche Nervensystem funktioniert

20.04.2022

Wissenschaftler des Centre for Disruptive Photonic Technology in Singapur und des Optoelectronics Research Centre im Vereinigten Königreich haben ein funktionierendes optisches Modell eines Neurons erstellt. Dabei nutzten sie die besonderen Eigenschaften einer amorphen Legierung auf Basis von Chalkogeniden.

Tatsächlich wurde eine neue Art von Glasfaser synthetisiert, die in der Lage ist, die Transparenz zu ändern. Damit lassen sich ähnliche Bedingungen für die Ausbreitung optischer Signale schaffen wie im menschlichen Gehirn.

Mithilfe dieser Eigenschaft erreichten die Forscher eine Funktionalität, die den Mechanismus der Signalausbreitung in Axonen und Synapsen nachahmt, und bewiesen damit, dass optische Analoga von Neuronen eine ähnliche Funktionalität wie das menschliche Gehirn aufweisen können.

Die optische Faser für das Experiment bestand aus amorphem Glas, das eine Legierung aus Galliumsulfid und Lanthanoxid ist. Um die Funktionen einer chemischen Synapse nachzubilden, wird die Faser abwechselnd von der Seite mit Licht unterschiedlicher Wellenlänge bestrahlt, wodurch eine sogenannte Photonensynapse entsteht. Dadurch konnten die Wissenschaftler den Mechanismus der chemischen Signalweiterleitung in Neuronen reproduzieren.

Forscher aus Singapur haben in ihrer Arbeit eine Reihe optischer Analoga von Gehirnfunktionen nachgewiesen. Dazu gehören die Beibehaltung des Ruhezustands und die Modellierung von Änderungen der elektrischen Aktivität in der Nervenzelle während ihrer Stimulation.

Diese Studie kann dazu beitragen, die Geschwindigkeit und Effizienz traditioneller Computersysteme zu erhöhen. Mit dem Aufkommen von Anpassungs- und Lernmechanismen in neuen Versionen von Computern werden sie in der Lage sein, riesige Datenmengen mit viel weniger Energie zu verarbeiten.

Moderne Computer, die die Arbeit von Nervenzellen simulieren, sind 6-9 Größenordnungen weniger effizient als biologische Systeme. Die Simulation einer Gehirnaktivität von fünf Sekunden dauert beispielsweise 500 Sekunden Computerzeit und benötigt 1,4 Megawatt Energie.

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Der AOC 24G15N ist mehr als nur ein Monitor, er ist Ihr persönlicher Führer in eine Welt voller Gaming-Abenteuer, in der Technologie und Grafik eine Einheit bilden.

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