Neuromorphes Computing 06.11.2018, 10:39 Uhr

Neuer Supercomputer „SpiNNaker“: Mehr Gehirn als Computer

In Großbritannien hat der weltweit größte neuromorphe Hochleistungsrechner seinen Betrieb aufgenommen. Künftig soll „SpiNNaker“, so das Akronym, das Verständnis für neuronale Strukturen verbessern. Davon profitieren Medizin und Computertechnik.

Das Foto zeigt den Supercomputer "SpiNNaker"

Der Supercomputer „SpiNNaker“ kann mehr Neuronen in Echtzeit simulieren als jeder bislang gebaute Supercomputer.

Foto: The University of Manchester

An der University of Manchester, School of Computer Science, wurde der weltweit größte neuromorphe Supercomputer gestartet. Er arbeitet mit neuromorphen Architekturen, um menschliche Strukturen wie das Gehirn nachzubilden. Bislang waren vor allem neuromorphe Schaltkreise, Chips und Prozessoren bekannt.

200 Millionen Aktionen pro Sekunde

Die jetzt vorgestellte Maschine „Spiking Neural Network Architecture“ („SpiNNaker“) besteht aus einer Million Prozessorkernen. Sie ist in der Lage, mehr als 200 Millionen Aktionen pro Sekunde durchzuführen, wobei jeder ihrer Chips 100 Millionen bewegliche Teile aufweist. „SpiNNaker“ kann mehr Neuronen in Echtzeit modellieren als jeder bislang gebaute Supercomputer.

Neurobiologische Computerarchitektur umgesetzt

Das geht so: Im Nervensystem kommunizieren Neuronen vor allem über elektrochemische Potenzialdifferenzen. Beim neuromorphen Computing ahmen Entwickler diese Vorgänge mit Schaltungen nach: „SpiNNaker“ arbeitet nicht wie ein herkömmlicher Computer, indem er große Datenmengen von Punkt A nach Punkt B über ein Standardnetzwerk sendet. Stattdessen wird die parallele Kommunikationsarchitektur des Gehirns imitiert. Der Supercomputer verteilt Milliarden kleiner Informationspakete gleichzeitig an mehrere tausend Zielstrukturen.

„SpiNNaker überdenkt die Funktionsweise herkömmlicher Computer völlig neu“, erklärt Steve Furber. Er ist Professor für Technische Informatik an der University of Manchester’s School of Computer Science und war an der Entwicklung beteiligt. „Wir haben im Wesentlichen eine Maschine entwickelt, die mehr wie ein Gehirn als wie ein herkömmlicher Computer funktioniert.“ Als wichtigste Einsatzmöglichkeiten nennt Furber die Neurobiologie und die Medizin.

Stellenangebote im Bereich Elektrotechnik, Elektronik

Elektrotechnik, Elektronik Jobs
ONTRAS Gastransport GmbH-Firmenlogo
Projektmanager für Wasserstoff (m/w/d) ONTRAS Gastransport GmbH
Leipzig Zum Job 
ROBEL Bahnbaumaschinen GmbH-Firmenlogo
Referent Zulassung (m/w/d) ROBEL Bahnbaumaschinen GmbH
Freilassing Zum Job 
THOST Projektmanagement GmbH-Firmenlogo
Ingenieur*in (m/w/d) in der Terminplanung für Großprojekte im Anlagenbau THOST Projektmanagement GmbH
Nürnberg, Berlin, Leipzig, Hamburg, Pforzheim Zum Job 
3M Deutschland GmbH-Firmenlogo
Senior Research Product Development Engineer (R&D) - Electrical Markets (m/f/*) 3M Deutschland GmbH
Stadtwerke Augsburg Holding GmbH-Firmenlogo
Planer*in (m/w/d) für die technische Gebäudeausrüstung - Elektrotechnik Stadtwerke Augsburg Holding GmbH
Augsburg Zum Job 
OST  Ostschweizer Fachhochschule-Firmenlogo
Professor/in für Integrierte Digitale Systeme OST Ostschweizer Fachhochschule
Rapperswil (Schweiz) Zum Job 
Sentronics Metrology (a Nova Company)-Firmenlogo
Service Engineer Commissioning Metrology (m/w/d) Sentronics Metrology (a Nova Company)
Mannheim Zum Job 
Sentronics Metrology (a Nova Company)-Firmenlogo
Teamleiter (m/w/d) Integration & Commissioning Automation Sentronics Metrology (a Nova Company)
Mannheim Zum Job 
Sentronics Metrology (a Nova Company)-Firmenlogo
Elektriker / Industriemechaniker (m/w/d) für optische Messsysteme Sentronics Metrology (a Nova Company)
Mannheim Zum Job 
DB InfraGO-Firmenlogo
Senior Projektingenieur:in Leit- und Sicherungstechnik (w/m/d) DB InfraGO
Frankfurt am Main Zum Job 
DB InfraGO AG / DB Engineering & Consulting GmbH-Firmenlogo
(Senior) Planungsingenieur:in (w/m/d) DB InfraGO AG / DB Engineering & Consulting GmbH
Saarbrücken, Frankfurt am Main, Mainz Zum Job 
io-Firmenlogo
Senior Planungsingenieur/ Fachplaner Elektrotechnik (w/m/d) io
Heidelberg, Kaiserslautern Zum Job 
TÜV Hessen-Firmenlogo
Sachverständige/-r (m/w/d) Elektrotechnik TÜV Hessen
keine Angabe Zum Job 
TÜV Hessen-Firmenlogo
Sachverständige/-r (m/w/d) für EMV und EMF TÜV Hessen
keine Angabe Zum Job 
Netzgesellschaft Potsdam GmbH-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) Strategische Netzplanung - Strom Netzgesellschaft Potsdam GmbH
Potsdam Zum Job 
Netzgesellschaft Potsdam GmbH-Firmenlogo
Projektleiter / Bauleiter (m/w/d) Netzbau und Anlagenbau Strom Netzgesellschaft Potsdam GmbH
Potsdam Zum Job 
Hochschule Merseburg-Firmenlogo
Professur (W2): Sensor- und Ultraschalltechnik Hochschule Merseburg
Merseburg Zum Job 
Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)-Firmenlogo
Leiter*in des Referates "Innerer Dienst" (m/w/d) Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
RHEINMETALL AG-Firmenlogo
Verstärkung für unsere technischen Projekte im Bereich Engineering und IT (m/w/d) RHEINMETALL AG
deutschlandweit Zum Job 
Groth & Co. Bauunternehmung GmbH-Firmenlogo
Kalkulator (m/w/d) Groth & Co. Bauunternehmung GmbH
Rostock Zum Job 

Spinnaker soll Prozesse im Gehirn simulieren

Forscher sind ihrem Ziel, das Gehirn von Säugetieren zu simulieren, jedenfalls einen großen Schritt nähergekommen. Zum Vergleich: „SpiNNaker“ könnte bis zu 1 Milliarde Neuronen in Echtzeit simulieren. Das Gehirn von Mäusen besteht aus etwa 100 Millionen Neuronen und das menschliche Gehirn ist 1.000 Mal größer. Eine Milliarde Neuronen im Supercomputer bilden damit 1% unseres Gehirns ab.

Die Entwicklung könnte Neurowissenschaftlern helfen, die Funktionsweise neuronaler Vorgänge besser zu verstehen. Dies geschieht anhand extrem großer Echtzeit-Simulationen, die auf anderen Maschinen nicht möglich sind. So wurde „SpiNNaker“ schon jetzt zur Modellierung von Verarbeitungsprozessen bei einer Reihe von isolierten Gehirnnetzwerken eingesetzt. Dazu gehört ein 80.000 Neuronen-Modell von bestimmten Regionen der Großhirnrinde. Diese auch als Cortex bekannte Struktur ist im Gehirn ganz außen lokalisiert. Sie empfängt und verarbeitet Sinnesreize.

Einsatz in der medizinischen Forschung

„SpiNNaker“ könnte auch die Erforschung von Krankheiten wie Morbus Parkinson voranbringen. Bei der neurologischen Erkrankung gehen u.a. Nervenzellen in der Substantia nigra, einer Struktur im Mittelhirn, zugrunde. Typische Symptome der „Schüttellähmung“ werden mit Funktionsstörung von Basalganglien in Verbindung gebracht. Mit dem System haben Wissenschaftler die Chance, Prozesse zu simulieren, aber auch Wirkstoffe in silico, also im Computer, zu testen. Hier besteht großer Bedarf. Denn trotz intensiver Forschung lässt sich die Parkinson-Krankheit derzeit nicht heilen. Zudem könnte „SpiNNaker“ zum Vorbild für die Entwicklung neuer Computertechniken werden – jenseits der derzeit verbreiteten Funktionsweise.

Lange Vorlaufzeit

Für „SpiNNaker“ brauchten die Entwickler einen langen Atem. Bis Furber und Kollegen ihr neues System in Betrieb setzen konnten, vergingen 20 Jahre für die Konzeption und 10 Jahre für den Bau. Als Budget nennt die University of Manchester 15 Millionen Pfund, sprich 17 Millionen Euro. Das Projekt wurde von der britischen Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC) initial finanziert und bekommt nun Gelder vom European Human Brain Project.

Weiterführende Themen:

  • Erster Exaflop-Rechner: China baut schnellsten Supercomputer der Welt
  • Dank Supercomputer: Uni Osnabrück sagt Grippewellen voraus
  • China hat die meisten und schnellsten Supercomputer der Welt
  • Das Studium der Technischen Informatik

Ein Beitrag von:

  • Thomas Kresser

    Thomas Kresser macht Wissenschafts- und Medizinjournalismus für Publikumsmedien, Fachverlage, Forschungszentren, Universitäten und Kliniken. Er ist geschäftsführender Gesellschafter von ContentQualitäten und Geschäftsführer von DasKrebsportal.de. Seine Themen: Wissenschaft, Technik, Medizin/Medizintechnik und Gesundheit.

Themen im Artikel

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.