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Leuchtende Pflanzen werden Laternen und Lampen ersetzen

16.12.2017

Bis zu 20 % des erzeugten Stroms werden für die Beleuchtung von Straßen und Wohnungen aufgewendet. Eine Möglichkeit, diese Energiekosten zu senken, könnte der Einsatz von biolumineszierenden Pflanzen sein. Die Idee klingt fantastisch, aber Entwicklungen in diesem Bereich mit Hilfe der Gentechnik sind bereits im Gange.

Die Natur hat viele Organismen mit der Fähigkeit zum Leuchten ausgestattet, aber biolumineszierende Pflanzen sind bisher nur im Science-Fiction-Film Avatar zu finden. Abhilfe schaffen Wissenschaftler mit Gentechnik. Zuvor haben sie bereits die Gene von Leuchtbakterien und Glühwürmchen in Pflanzen eingebracht, zum Beispiel in Tabak. Es war jedoch schwierig, die richtigen Gene dazu zu bringen, in den richtigen Pflanzenorganen zu arbeiten. Um das Leuchten der Pflanzen unter Kontrolle zu bringen, haben die Mitarbeiter des Massachusetts Institute of Technology die Gentechnik zugunsten der Nanotechnologie aufgegeben.

Sie stellten Silizium- und Polymer-Nanopartikel unterschiedlicher Größe her, die sich innerhalb der Pflanze in genau definierte Richtungen bewegten. Jedes Partikel enthielt eine von drei Substanzen: lichtemittierendes Luciferin; Luciferase, die es modifizierte und zum Leuchten brachte; sowie Coenzym A, das die Aktivität von Luciferase erhöht. Partikel, die in der aquatischen Umgebung unter Druck stehen, wurden in die Stomata von Brunnenkresse und anderen Pflanzen eingebracht. In welches Pflanzengewebe die injizierten Substanzen gelangen, konnten die Forscher steuern, denn es hing von der Größe und Oberflächenladung der Nanopartikel ab.

Die resultierende leuchtende Brunnenkresse war 100-mal heller als GV-Tabak und halb so hell wie eine 000-µW-LED. Das Leuchten ist einstellbar: Es kann durch Hinzufügen einer Verbindung, die die Wirkung von Luciferase blockiert, ausgeschaltet werden. Bisher hält die Technologie 1 Stunden und die Lichtmenge beträgt nur ein Tausendstel dessen, was zum Lesen benötigt wird, aber die Forscher glauben, dass ihre Idee erhebliche Aussichten hat. Vielleicht können sie in Zukunft Pflanzen erschaffen, die lebenslang leuchten. In diesem Fall können die Bäume auf den Straßen der Stadt in Laternen und Zimmerpflanzen in Töpfen in Nachtlampen verwandelt werden.

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Cognifiber Photonic Chip 07.04.2022

Ingenieure des israelischen Start-ups Cognifiber haben einen photonischen Chip entwickelt, der speziell für Edge-Computing entwickelt wurde, eine Infrastruktur, die es Unternehmen überflüssig macht, sich mit der Cloud zu verbinden. Das Ziel von Cognifiber ist es, die Photonik so weit wie möglich zu miniaturisieren, um Silizium – eine Schlüsselkomponente moderner Chips – durch billigeres und erschwinglicheres Glas zu ersetzen. Das Startup behauptet, dass seine Lösung unter anderem die Kosten für KI / ML-Schulungen um 80 % senkt.

Cognifiber konzentriert sich auf Photonic Computing, geht aber weiter als die heutigen Startups auf demselben Gebiet. In der Regel nutzen Entwickler Photonik als Kommunikationszentrale zwischen Racks in Rechenzentren. Gleichzeitig arbeitet Cognifiber an einem einzigartigen Chip, der die Berechnungen alleine durchführt. In Zukunft wird ein solches System für alle nützlich sein – von Herstellern von Miniatur-IoT-Geräten bis hin zu Unternehmen, die die größten Rechenzentren verwalten.

„Die Kombination aus photonischen Glaschips bringt unsere Edge-Lösung voran, um künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen schnell lokal auf Edge-Geräte anzuwenden, die derzeit in Kapazität und Belastbarkeit begrenzt sind“, sagte Zeev Zalewski, Mitbegründer und CTO von Cognifiber.

Die Cognifiber-Technologie basiert auf einer Glasfaser-Computing-Methodik, die analoge maschinelle Lernnetzwerke verwendet, um Daten in einem Glasfaserkabel zu verarbeiten. Ingenieure haben diesen Ansatz auf Prozessoren ausgedehnt, die auf einem Glassubstrat aufgebaut sind, das mit im Handel erhältlichen Dotierungsmitteln beschichtet ist. Das Unternehmen behauptet, dass Cognifiber-Chips wie herkömmliche Chips programmiert und neu konfiguriert werden können, ähnlich wie feldprogrammierbare Gate-Arrays (FPGAs).

Das System unterstützt bereits sowohl lineare als auch nichtlineare Operationen, was die Technologie zu einer geeigneten Lösung für den Betrieb von KI macht. Vorläufige Berechnungen von Cognifiber zeigen auch, dass die Faserverarbeitung die Computerleistung um das 100-fache verbessern und die Kosten für das KI/ML-Training um 80 % senken kann.

„Das Verkleinerungspotenzial der Verwendung von glasbasierten Photonikchips in Verbindung mit unseren proprietären Glasfaserkabeln verspricht, Hochleistungsserver an den Rand zu bringen, viele bestehende Engpässe in der IT-Infrastruktur zu beseitigen und den Stromverbrauch erheblich zu senken“, sagte Eyal Cohen, CEO von Cognifiber. Er fügte hinzu, dass die Cognifiber-Technologie für viele Branchen nützlich sein wird, in denen große Datenmengen generiert werden, darunter unbemannte Fahrzeuge, Drohnen, Unterhaltungselektronik und Rechenzentren.

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