Neuroinformatiker simulieren menschliche Wahrnehmungen und Kognition

Mit Hilfe ihres Roboters „NinjaTurtle“ und speziellen Algorithmen, die der menschlichen Wahrnehmung und Kognition nachempfunden sind, wollen Ulmer Wissenschaftler die Verarbeitung von visuellen und auditiven Sensordaten sicherer, schneller und effizienter machen. Das Projekt ist Teil des Neurorobotik-Programms der Baden-Württemberg-Stiftung und wird mit 500.000 Euro unterstützt.

„Das menschliche Gehirn gehört zu den effektivsten Datenverarbeitungssystemen überhaupt. Vor allem bei der Auswertung von Sinneseindrücken arbeiten natürliche Nervensysteme hocheffektiv und sind vielen technischen Systemen überlegen“, erklärte der stellvertretende Leiter des Instituts für Neuroinformatik, Heiko Neumann.

Neuro-morpher Algorithmen im Mittelpunkt

Mit ihrem Projekt wollen die Wissenschaftler neurobiologische Funktionen des Gehirns auf robotische und informationstechnische Systeme übertragen. Im Mittelpunkt steht dabei die Entwicklung neuro-morpher Algorithmen, die sich in ihrer Struktur und Arbeitsweise am menschlichen Gehirn orientieren. Ausgangspunkt ist die Frage, wie visuelle und auditive Sensorströme verarbeitet, fusioniert und technisch genutzt werden können, beispielsweise für die räumliche Orientierung und Navigation.

„Aus all den Informationen, die auf uns einströmen, wählt das Gehirn nur diejenigen aus, die überlebensrelevant sind und in der jeweiligen Situation einen Sinn ergeben“, sagte Marc Ernst, Leiter der Abteilung für angewandte Kognitionspsychologie des Institutes. Ein Beispiel sei der Hörvorgang: Hierfür kombiniere das Gehirn sensorische Signale mit Erwartungen aus unterschiedlichen Erfahrungskontexten und verrechne die Informationen zu einem multisensorischen Gesamteindruck.

„Die Integration dieser sensorischen Datenströme ist eine Meisterleistung des Gehirns. Wenn wir verstanden haben, wie das genau funktioniert, können wir versuchen, diese Funktionsweisen auf technische Systeme zur Sensordatenverarbeitung zu übertragen“, fassen die Ulmer Forscher ihr wissenschaftliches Anliegen zusammen.

Um die Algorithmen zu realisieren, kommen besondere Rechnerarchitekturen zum Einsatz. Bei dieser gehirninspirierten Hardware sind Prozessor und Speicher nicht getrennt, wie dies bei herkömmlichen Computer der Fall ist. Vielmehr arbeiten diese vereint wie Neuronen und ihre synaptischen Verbindungen im Gehirn.

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