Forschungsprojekte 27.05.2011, 19:53 Uhr

Human Brain Project: Mission „künstliches Hirn“

Mit dem Fahrstuhl in den 10. Stock, dann eine Wendeltreppe hinauf in die Kuppel eines Turms führt der Weg zur Pressekonferenz, auf der am 12. Mai in Berlin Pläne für ein gigantisches Projekt vorgestellt wurden: der detailgetreue Nachbau des menschlichen Gehirns im Computer bis 2023. Mit dem „Human Brain Project“ bewerben sich Forscher aus neun EU-Ländern um eine Förderung von 1 Mrd. € bei der EU-Kommission.

Projektleiter Henry Markram von der Schweizer École Polytechnique Fédérale de Lausanne vergleicht das Unterfangen mit der Mondlandung. Eine Mission mit ungeahnten Möglichkeiten für die Menschheit: Mit dem virtuellen Gehirn wollen die Forscher den menschlichen Geist endlich enträtseln.

Die Simulation soll verraten, wie neurologische Erkrankungen, etwa eine Demenz, geheilt werden können. Medikamente und Implantate könnten am virtuellen Modell erprobt werden und schneller auf den Markt kommen. Die Datenverarbeitung im rekonstruierten Hirn soll zudem eine neue Generation von elektronischen Geräten, speziell von Supercomputern, begründen. Nicht zuletzt soll es Robotern ein Gedächtnis verleihen. In Europa werde eine Gehirntechnologieindustrie erblühen, glaubt Markram.

Man staunt, während der Neurowissenschaftler seelenruhig spricht: „Es ist ein interdisziplinäres Problem, das nur gelöst werden kann, wenn wir alle zusammenarbeiten.“ Chemiker, Physiker, Informatiker und Mediziner – rund 1000 Doktoranden gedenkt Markram für die Mission einzuspannen.

Human Brain Project: Forschungszentrum Jülich will den Supercomputer bauen

Deutschland ist im Human Brain Project den Plänen zufolge überproportional vertreten: Das Forschungszentrum Jülich will den Supercomputer bauen, der nötig ist, um das menschliche Gehirn nachzubilden. Er muss 1000-mal leistungsfähiger sein als verfügbare Rekordrechner. Der TU München ist die Wiege der denkenden Roboter zugedacht. Da aber kein Supercomputer in einen mannsgroßen Roboter passt, muss die Uni Heidelberg handliche neuromorphe Chips entwickeln. Und schließlich soll das Münchner Bernsteinzentrum aus den Daten der Hirnforschung Prinzipien ableiten, die für den Bau der virtuellen Gehirns nützlich sind.

Man könnte den Eindruck gewinnen, die zur Pressekonferenz versammelten Wissenschaftler hätten sich einer „Mission impossible“ verschrieben. Doch dem tritt einiges entgegen: Projektleiter Markram wirkt keineswegs abgehoben. Er spricht ruhig mit großen, zugleich feinsinnigen Gesten. Man hat das Gefühl, er sagt nur, was er glaubt. Er ist zutiefst überzeugt, dass man das Gehirn nur versteht, wenn man einen Paradigmenwechsel in der Hirnforschung einleitet: Nicht neue kleinteilige Befunde, sondern das Zusammenführen der bisherigen Erkenntnisse zu einer Ganzheit könne das Rätsel lösen. Die Hirnmaschine verkörpert dieses holistische Konzept.

Schon als Doktorand am israelischen Weizmann-Institut war Markram dem menschlichen Gehirn auf der Spur, damals allerdings noch im Kleinen. Der gebürtige Südafrikaner entdeckte, wie der Botenstoff Acetylcholin zur Gedächtnisbildung beiträgt. Dann, 2005, schlug er einen neuen Kurs ein. Im „Blue Brain Project“ fügt er seither das Gehirn einer Ratte in seinem Supercomputer in Lausanne zusammen. Zurzeit umfasst es einige 10 000 Zellen. Bis zum menschlichen Gehirn sind es allerdings 100 Mrd. Neuronen.

Bisher haben Gehirn und Computer jedoch wenig gemein. Der Geist beansprucht keine Turnhalle wie moderne Hochleistungsrechner. „Er kann lernen, ist enorm robust und fehlertolerant“, erklärte Karlheinz Meier, Physiker der Uni Heidelberg.

Ohne Verständnis des Gehirns steuert die IT auf eine Sackgasse zu

„Das Spektakulärste ist aber der extrem geringe Energieverbrauch von einigen zehn Watt im Gegensatz zu vielen Megawatt bei unseren Großrechnern“, so Meier. Wenn die modernen Rechenmaschinen noch leistungsfähiger würden, müsse man ein Atomkraftwerk nebendran stellen – „undenkbar“, sagte Meier. „Deshalb brauchen wir etwas Neues.“

Robotikforscher Alois Knoll von der TU München bringt es auf den Punkt: „Das Gehirn ist der einzig mögliche Leitgedanke für die Zukunft.“ Überspitzt formuliert steuert die IT ohne Verständnis des Gehirns auf eine Sackgasse zu. Umgekehrt wird auch die Hirnforschung ohne die Computerwissenschaften bald feststecken, glaubt Katrin Amunts vom Forschungszentrum Jülich.

Mit Polarisationsbildgebung kann das Gehirn beispielsweise auf 1 µm genau durchleuchtet werden. Pro Kopf erhält man dabei aber 520 TByte an Daten, die sich nur mit Neuroinformatik und Computertechnik sichten lassen. Im Licht dieser Argumente erscheint die Verschmelzung von Geist und IT als logischer Schritt.

Human Brain Project buhlt mit sechs anderen Bewerbern um die Gunst der EU

Und trotzdem stehen die Forscher vor gewaltigen Aufgaben. Nur zwei dieser Art: Nervenzellen sind über Fasern verknüpft, die ein Geflecht von 1 Mio. km einnehmen. „Das ist bisher eine Terra incognita“, so Amunts. Zudem sind die verschiedenen Typen von Nervenzellen und ihr Erbgut nicht entschlüsselt. Und dann wäre da die übergeordnete, fast schon philosophische Frage: Lässt sich das Gehirn wirklich auf ein Geflecht diverser Neuronen reduzieren, das letztlich nur durch die Eigenschaften jeder Zelle bestimmt wird? Diese Annahme liegt dem Human Brain Project zugrunde.

Bislang ist dieses Vorhaben nur einer von sechs Kandidaten. Maximal zwei werden zum EU-Flaggschiff erkoren und ab 2013 für eine Dekade mit 1 Mrd. € ausgestattet. Was, wenn die Mission „künstliches Hirn“ schon vorher scheitert? Wenn die Finanzierung nicht zustande kommt? Markram: „Dann wird es länger dauern, vielleicht bis 2050.“ Verschmitzt fügt er hinzu: „Aber natürlich sind wir voreingenommen. Letztlich muss die Gesellschaft entscheiden, ob sie all das will.“

Stellenangebote im Bereich Forschung & Entwicklung

WILO SE-Firmenlogo
WILO SE Entwicklungsingenieur (w/m/d) Elektrotechnik Dortmund
SEW-EURODRIVE GmbH & Co KG-Firmenlogo
SEW-EURODRIVE GmbH & Co KG Elektroplaner / Produktingenieur für mobile Assistenzsysteme (w/m/d) Bruchsal
Fresenius Kabi Deutschland GmbH-Firmenlogo
Fresenius Kabi Deutschland GmbH Entwicklungsingenieur / Innovation & Development Engineer (m/w/d) Bad Hersfeld
Medizinische Hochschule Hannover (MHH)-Firmenlogo
Medizinische Hochschule Hannover (MHH) Diplom-Ingenieur/in (w/d/m) (FH) Elektrotechnik Hannover
Weidemann GmbH-Firmenlogo
Weidemann GmbH Entwicklungsingenieur (m/w/d) Antriebstechnik Diemelsee-Flechtdorf
TH Köln-Firmenlogo
TH Köln Wissenschaftliche*r Mitarbeiter*in ökologische Unkrautbekämpfung / Agrar Köln
FERCHAU GmbH-Firmenlogo
FERCHAU GmbH Entwicklungsingenieur (m/w/d) Elektromobilität München
B. Braun Avitum AG-Firmenlogo
B. Braun Avitum AG Entwicklungsingenieur Elektrotechnik (m/w/d) Melsungen
Heraeus Quarzglas Bitterfeld GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Heraeus Quarzglas Bitterfeld GmbH & Co. KG Projektleiter (m/w/d) Forschung & Entwicklung Bitterfeld-Wolfen
Heraeus Quarzglas Bitterfeld GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Heraeus Quarzglas Bitterfeld GmbH & Co. KG Projektleiter (m/w/d) Entwicklung Bitterfeld-Wolfen

Alle Forschung & Entwicklung Jobs

Top 5 Forschung

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.