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29.11.2012
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Hirn-Computermodell

Bereit für den Intelligenztest

Foto: Chris Eliasmith, et al.

Impulse sausen zwischen 2,5 Millionen Neuronen umher, lösen Rechenaufgaben, lassen die Ergebnisse niederschreiben: Forscher haben ein Computergehirn geschaffen, das komplexe Aufgaben lösen kann. Es soll helfen, seinem natürlichen Vorbild auf die Schliche zu kommen.

Das Gehirn ist ein Meister im Umwandeln. Ständig empfängt es Informationen, verarbeitet das, was ein Mensch sieht, hört oder fühlt und übersetzt es in kleine Nervenimpulse. Wie Morsecodes rasen diese durch den Körper. Der Geruch von frisch gebackenen Pfannkuchen lässt den Magen knurren, das Kind, das auf die Straße springt, das Lenkrad beiseitereißen.

Doch damit nicht genug: Taugt eine Information, wird sie abgespeichert, der Mensch lernt. Um das zu ermöglichen, hat die Evolution ein Wunder geschaffen. Ein Netzwerk mit schätzungsweise 100 Milliarden Nervenzellen lässt uns denken, lernen, fühlen, handeln und eine Persönlichkeit entwickeln.

Doch so ausgeklügelt es auch ist, eins hat der Mensch noch nicht komplett durchschauen können: Wie genau dieses komplexe Netzwerk funktioniert. Ein Computermodell könnte jetzt helfen, diesem Geheimnis weiter auf die Schliche zu kommen.

Computermodell simuliert die Aktivität von 2,5 Millionen Neuronen

Herz des Modells ist ein - auf sieben Zentren beschränktes - Gehirn, das die Aktivität von 2,5 Millionen Neuronen simuliert. Modelle wie dieses gab es schon mehrere. Bisher konnte allerdings noch keins eine Brücke schlagen zwischen den Hirnaktivitäten, die ein bestimmter Reiz auslöst, und den komplexen Verhaltensweisen, mit denen das Gehirn darauf reagiert, schreiben die Forscher um Chris Eliasmith von der kanadischen University von Waterloo. Ihr "Semantic Pointer Architecture Unified Network" (kurz "Spaun") soll diese Lücke schließen.

Beim Design ihres Hirnmodells orientierten sich die Forscher an der Natur. Mit Hilfe der Fachliteratur erschufen sie Neuronen, die auf virtuelle chemische Botenstoffe reagieren und nach bestimmten Mustern über elektrophysiologische Signale miteinander kommunizieren. Zudem arbeiteten sie verschiedene Hierarchieebenen ein, um eingehende Reize zu verarbeiten, Informationen in Nervenimpulse zu verschlüsseln, noch weiter zu verkleinern und abzuspeichern oder schließlich wieder zu entschlüsseln, um eine Reaktion zu zeigen.

Auf diese Weise erschufen die Forscher ein künstliches Gehirn, das acht verschiedene Aufgaben lösen kann, die zum Teil auch in einem Intelligenztest Platz finden würden. So kann "Spaun" etwa Zahlenreihen vervollständigen, sich die Reihenfolge mehrerer Nummern merken oder Bilder erkennen. Seine Aufgaben meisterte das Modellhirn ähnlich gut wie menschliche Testpersonen, schreiben die Wissenschaftler in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins "Science". Bei den Zahlenreihen etwa lag "Spaun" in 88 Prozent der Fälle richtig, eingesetzte Testpersonen erkannten in 89 Prozent der Fälle die fehlende Nummer.

Ein kleiner Bildschirm stellt die Aufgaben

Konkret erhält das Computergehirn seinen einzigen Input über einen kleinen Bildschirm, in der Regel handelte es sich dabei um Zahlen. Im Zusammenhang mit einer Aufgabe verarbeitet das Computergehirn anschließend die Informationen, mit Hilfe einer Art Arm kann es seine Lösung aufzeichnen. Dabei ist es egal, in welcher Reihenfolge die Aufgaben kommen - das Modellhirn rechnet, kombiniert, zeichnet und merkt sich Dinge ganz nach Belieben. Auch lässt es sich von Fehlinformationen nicht in die Irre leiten.

Ein Teil der beobachteten Reaktionen decken sich mit Beobachtungen natürlicher Gehirne. So wurde etwa ein Zentrum im hinteren Bereich des Gehirns bei der visuellen Wahrnehmung aktiv, Zentren in der Nähe der Stirn hingegen flackerten bei Gedächtnisaufgaben auf. Hinzu kommt, dass "Spaun" ähnliche Effekte wie der Mensch zeigte und sich etwa in einer Zahlenreihe die ersten und die letzten Zahlen besser merken konnte als die mittleren. Dennoch ist das Gehirnmodell noch immer sehr stark vereinfacht. So kann es beispielsweise keine neuen Aufgaben erlernen und zeigt nur einen kleinen Ausschnitt des kompletten Hirnnetzwerks.

Grundsätzlich allerdings bildet das Computermodell einen weiteren Schritt auf dem Weg zu einem besseren Verständnis des komplexen Denkens und Handelns. "So, wie Ingenieure Autos und Computer nur bauen können, weil sie wissen, wie diese funktionieren, können wir Gehirne nur bauen, wenn wir genau wissen, wie sie arbeiten", schreibt Christian Machens vom portugiesischen Champalimaud Institute in einem Begleitartikel. Ob der Mensch das will, ist eine andere Frage.

irb

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insgesamt 76 Beiträge
1. Es gibt Firmen...
dingodog 29.11.2012
Es gibt Firmen, die daran arbeiten, zumindest ihr Management durch simulierte Computerhirne zu ersetzen. Den Turing-Test bestehen sie schon, zumindest kann man diese nicht von echten Managern unterscheiden.
Zitat von sysopImpulse sausen zwischen 2,5 Millionen Neuronen umher, lösen Rechenaufgaben, lassen die Ergebnisse niederschreiben: Forscher haben ein Computergehirn geschaffen, das komplexe Aufgaben lösen kann. Es soll helfen, seinem natürlichen Vorbild auf die Schliche zu kommen. Gehirn: Computermodell mit 2,5 Millionen Neuronen rechnet und zählt - SPIEGEL ONLINE (http://www.spiegel.de/wissenschaft/medizin/gehirn-computermodell-mit-2-5-millionen-neuronen-rechnet-und-zaehlt-a-870061.html)
Es gibt Firmen, die daran arbeiten, zumindest ihr Management durch simulierte Computerhirne zu ersetzen. Den Turing-Test bestehen sie schon, zumindest kann man diese nicht von echten Managern unterscheiden.
2. @dingodong
francisco_de_anconia 29.11.2012
... der war wirklich gut ;-))
... der war wirklich gut ;-))
3.
Hans Blafoo 29.11.2012
Hahaha, der war gut! Ein toller Kommentar! :) Zum Artikel kann ich nur sagen, dass das eine beeindruckende Leistung ist. So etwas zu entwerfen, da gehört schon etwas dazu.
Zitat von dingodogEs gibt Firmen, die daran arbeiten, zumindest ihr Management durch simulierte Computerhirne zu ersetzen. Den Turing-Test bestehen sie schon, zumindest kann man diese nicht von echten Managern unterscheiden.
Hahaha, der war gut! Ein toller Kommentar! :) Zum Artikel kann ich nur sagen, dass das eine beeindruckende Leistung ist. So etwas zu entwerfen, da gehört schon etwas dazu.
4. Sollen nur machen...
Layer_8 29.11.2012
...irgendwann erwacht dann doch die Erkenntnis, dass es DEN Gehirnalgorithmus für Computer nicht geben kann. Erstmal sollte man den Übergang von Quantenphysik zur Biologie und dann zur Informatik verstehen können. Wie macht [...]
Zitat von sysopImpulse sausen zwischen 2,5 Millionen Neuronen umher, lösen Rechenaufgaben, lassen die Ergebnisse niederschreiben: Forscher haben ein Computergehirn geschaffen, das komplexe Aufgaben lösen kann. Es soll helfen, seinem natürlichen Vorbild auf die Schliche zu kommen. Gehirn: Computermodell mit 2,5 Millionen Neuronen rechnet und zählt - SPIEGEL ONLINE (http://www.spiegel.de/wissenschaft/medizin/gehirn-computermodell-mit-2-5-millionen-neuronen-rechnet-und-zaehlt-a-870061.html)
...irgendwann erwacht dann doch die Erkenntnis, dass es DEN Gehirnalgorithmus für Computer nicht geben kann. Erstmal sollte man den Übergang von Quantenphysik zur Biologie und dann zur Informatik verstehen können. Wie macht man denn aus prinzipiellen Unbestimmtheiten in der Mikrowelt ein irgendwie denkendes Wesen? Positronische Gehirne liegen von uns so weit entfernt wie der Warp-Antrieb.
5. Matschbirnen
Jens Schuetz 29.11.2012
Das sagt mehr ueber die Gehirne der manager als ueber die Computerhirne. Nicht boese nehmen. Studiere selber Management.
Zitat von dingodogEs gibt Firmen, die daran arbeiten, zumindest ihr Management durch simulierte Computerhirne zu ersetzen. Den Turing-Test bestehen sie schon, zumindest kann man diese nicht von echten Managern unterscheiden.
Das sagt mehr ueber die Gehirne der manager als ueber die Computerhirne. Nicht boese nehmen. Studiere selber Management.

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