ForschungsprojektDas 1-Milliarde-Euro-Hirn

Europäische Forscher wollen das menschliche Gehirn nachbauen. Das ehrgeizige Unternehmen konkurriert mit fünf anderen Ideen um den Status als Europas technologisches Vorzeigeprojekt. von 

Das menschliche Denkorgan kann Henry Markram in wunderbaren Metaphern beschreiben. »Eine ideale Demokratie« sei das Gehirn beispielsweise. Es bestehe zwar aus 100 Milliarden Individuen – den einzelnen Nervenzellen (Neuronen) –, die auf eingehende Signale ganz unterschiedlich reagierten. »Doch zugleich respektieren sich die Neuronen vollständig und gleichen permanent ihre Interpretationen miteinander ab«, schwärmt der Hirnforscher. So forme das Hirn am Ende aus höchst diversen Impulsen ein einheitliches Bild der Welt – »ganz anders als eine menschliche Gesellschaft, in der einer sagt, er habe recht und alle anderen unrecht«.

Ein Jammer nur, dass es nicht überall so harmonisch zugeht. In der Realität der europäischen Forschungspolitik zum Beispiel können eben nicht alle recht haben. Beim Wettbewerb um das künftige Forschungs-»Flaggschiff« der EU etwa wird es am Ende nur einen oder zwei Sieger geben. Und deshalb tourt Markram gerade durch Europa und kämpft dafür, dass er einer davon ist.

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Der polyglotte Neurowissenschaftler – er wuchs in Südafrika auf, wurde israelischer Staatsbürger und arbeitet heute in der Schweiz – plant nichts Geringeres als die Verwirklichung einer Utopie: Ein künstliches Gehirn will er bauen, Zelle für Zelle, Molekül für Molekül, in Form einer detailgetreuen Simulation in einem gigantischen Supercomputer völlig neuen Typs.

Initiative

Mit ihrer »Flaggschiff-Initiative« will die EU-Kommission zwei visionäre Großprojekte in der Informations- und Kommunikationstechnologie (ICT) voranbringen. 26 Forscherteams haben ihre Ideen eingereicht – zuletzt kämpften noch sechs Kandidaten um die die Endausscheidung. Die zwei Sieger unter den Flaggschiff-Finalisten erhalten ab 2013 eine jährliche Projektunterstützung in Höhe von 100 Millionen Euro. Diese Projekte haben sich beworben.

Sensoren

Intelligente, autonome Minisensoren sollen uns künftig wie Schutzengel im Alltag begleiten. Sie könnten zum Beispiel vor Naturkatastrophen warnen oder verschiedene Körperfunktionen messen und die Daten an Ärzte weiterleiten. Forscher unter Führung der ETH in Zürich und Lausanne wollen die Technik-Engel entwickeln.

Graphen

Es gilt als Wundermaterial des 21. Jahrhunderts: Graphen ist eine Schicht aus Kohlenstoff, die nur eine Atomlage dünn ist, dabei stärker als Diamant und hundertmal fester als Stahl – jedoch leicht und flexibel. Unter Koordination der schwedischen Chalmers University of Technology soll das ganze Potenzial des Wunderstoffs erforscht werden.

Futur-ICT

Von einem »Wissensbeschleuniger« träumen Forscher um Dirk Helbing von der ETH Zürich. Sie wollen einen »Living Earth Simulator« schaffen, eine weltumspannende Analyseplattform, die mit Echtzeitdaten gefüttert wird und globale Abhängigkeiten und Zusammenhänge aufzeigt. Damit sollen sich zum Beispiel Krisen in Politik, Umwelt und Gesellschaft besser vorhersagen lassen.

HBP

Wie simuliert man das menschliche Gehirn? Und wie bringt man Computern »menschliches« Denken bei? Solche Fragen will ein europaweites Forscherkonsortium im Human-Brain-Project (HBP) unter Leitung von Henry Markram beantworten.

Medizin

Die maßgeschneiderte Therapie ist das Ziel eines Projektes, das der Berliner Genomforscher Hans Lehrach koordiniert. Eine riesige Datenbank soll mit allen vorhandenen medizinischen Informationen gefüttert werden und für jeden Patienten eine individuelle Behandlung ermöglichen.

Roboter

Begleitroboter könnten uns künftig in allen Lebenslagen zur Seite stehen. Davon träumen Forscher an der italienischen Scuola Superiore Sant’Anna. Ihr Ziel: Technische Gefährten mit emotionalen und kognitiven Fähigkeiten ausstatten und sie so zum gefälligen Diener des Menschen machen.

Lange wurde Markram für solche Visionen belächelt – bestenfalls . Doch das ändert sich allmählich. Seit sein Human Brain Project in die Endrunde des EU-Wettbewerbs geraten ist, findet es immer mehr Unterstützer: Zu Markrams Kooperationspartnern zählen mittlerweile das Karolinska-Institut in Stockholm, das Institut Pasteur in Paris, das Sanger Institute in der Nähe von Cambridge, das Forschungszentrum Jülich, Universitäten in Madrid, Heidelberg, München, Innsbruck und Jerusalem... Die Liste seiner collaborating scientists liest sich fast wie ein Whos who jener Forscher, die an der Schnittstelle zwischen Neurowissenschaft, Informatik und Robotik arbeiten.

Zwar glaubt längst nicht jeder an die Machbarkeit eines Kunsthirns – doch die Chance, bei einem milliardenschweren, europäischen Vorzeigeprojekt dabei zu sein, wollen sich offenbar nur wenige entgehen lassen. Bekäme tatsächlich das Human Brain Project den Zuschlag, wäre dies eine gewaltige Aufwertung dieser Art von Forschung. Von einem »Apollo-Projekt des Geistes« schwärmt etwa der Münchner Robotiker Alois Knoll . Er hofft für die europäische Neurotechnik auf einen ähnlichen Begeisterungsschub, wie ihn in den sechziger Jahren die Mondmission der Nasa (Apollo-Programm) in den USA auslöste. »Wir Europäer stehen im Bereich der Hirnforschung, der kognitiven Robotik, der neuromorphen Rechnertechnik und der Simulationstechnik international schon sehr gut da«, sagt Knoll. »Diesen Vorsprung sollten wir ausbauen.«

Drei Pfund Hirnmasse leisten mehr als jeder Supercomputer

Mit einer Bündelung der Ressourcen in diesem Bereich würde sich Europa, so warben die beteiligten Wissenschaftler vergangene Woche auf einer Pressekonferenz in Berlin, einem zutiefst humanen Ziel verschreiben: das Gehirn, das zentrale Organ des Menschen, besser zu verstehen. Denn damit hielte man den Schlüssel zur Therapie vieler neurologischer Leiden in der Hand – von der Alzheimer- bis zur Parkinsonkrankheit.

Klar ist: Markram und seine Mitstreiter wissen, wie man Politiker und Öffentlichkeit für die eigenen Ideen gewinnt. Ehrlicherweise muss man allerdings zugeben: Ob ihr Traum je wahr wird und ob dies wirklich die Therapie von Hirnkrankheiten fördert, kann derzeit niemand sicher sagen.

Das weiß natürlich auch Henry Markram, der seit Jahren die Vision vom Kunsthirn verfolgt. Ihm geht es gar nicht so sehr um mögliche Anwendungen – geschweige denn um ein »künstliches Bewusstsein«, wie Journalisten manchmal schreiben –, sondern vor allem um ein besseres Verständnis des Gehirns. Denn trotz eines gigantischen Forschungsaufwandes (jedes Jahr werden rund 35.000 Neuro-Aufsätze veröffentlicht) ist das Geheimnis des Denkorgans nicht entschlüsselt. »Wollte man versuchen, einen Computer mit der Rechenkapazität des Gehirns zu bauen, würde der Tausende von Gigawatt brauchen und Milliarden Dollar kosten – in unserem Kopf schafft das eine drei Pfund schwere Masse, die auf 60 Watt läuft«, beschreibt Markram das Wunder in unserem Kopf.

Leserkommentare
  1. ...die Europäer legen die Grundlage für den demokratiebewussten Terminator ;-)?a

    2 Leserempfehlungen
  2. ...ist zu wissen, wie das Gehirn genau funktioniert. Dann wird es wirklich spannend und interessnt.

    • Puzi
    • 19. Mai 2011 14:05 Uhr

    Schoen, dass der Herr PR technisch so fit ist - Tatsache ist allerdings, dass wir bis heute nicht verstehn, wie auch nur eine einzelne Nervenzelle genau funktioniert, nach welchen Regeln sie verknuepft sind und was sie tatsaechlich berechnet. Geschweige denn 10k - dort wird mit unzulässigen Vereinfachungen gearbeitet, die jeden realen Nutzen (zum heutigen Zeitpunkt) zunichte machen.

    Des weiteren: Dieses ehemalige Blue Brain Projekt ist eins der Projekte, das Neurowissenschaftlern immer wieder als Gegenentwurf zu Tierversuchen entgegengehalten wird. Aber die Daten und Modelle, die dort implementiert werden, werden an Tieren entworfen und überprüft.

    Kleiner Absatz noch zum zweiten Thema dieser Art: Slices. Diese Hirnschnitte wachsen nicht auf Bäumen sondern werden aus jungen Mäusen erzeugt.

    Viel Erfolg weiterhin beim Geld sammeln und der Ansatz ist ohne Zweifel der richtige - allerdings 10-20 Jahre zu früh.

    Reaktionen auf diesen Kommentar anzeigen
    • dth
    • 19. Mai 2011 15:04 Uhr

    Hier genau sehe ich das größte Problem dieses Simulationsansatzes.
    Experimente in der Simulation durchzuführen, um komplexe Effekte zu analysieren, setzt voraus, dass man die Einzelteile sehr exakt kennt. Bspw. kann man chemische Reaktionen simulieren, weil unser Teilchenmodell mittlerweile so gut ist, dass der simulierte Ablauf tatsächlich der Realität entspricht. Mit einem ungenauen Teilchenmodell würde das nie funktionieren, da man niemals abschätzen könnte, ob Energien ausreichen um Reaktionen zu starten oder wie schnell diese ablaufen.
    Das Modell von Neuronen scheint mir im Vergleich zu ihrer tatsächlichen Komplexität noch ziemlich krude zu sein. Insbesondere dann, wenn es um quantitative Zusammenhänge geht. Wenn man auf dieser Basis simuliert, hat man dann leider keinerlei Zusammenhang mehr mit der Realität. Je komplexer das System ist, desto schlimmer wird das.
    Eine alternative zum exakten Verständnis der Einzelteile ist, dass man größere Zusammenhänge kennt. Man kann beispielsweise eine mechanische Maschine auf Basis von empierisch ermittelten Materialeigenschaften simulieren, anstatt dies auf Teilchenebene zu tun und die Materialeigenschaften "auszurechnen". Das Problem beim Gerhin ist allerdings, dass man solche abstrakteren Zusammenhänge dann noch viel weniger versteht, als die einzelnen Neuronen.

  3. Mist, zu ende gelesen.
    Jetzt geht gar nichts mehr.
    Was wollt ich sagen.
    Ähm........
    Gehirne von Menschen sind nach neusten Tests unterschiedlich schwer.
    Der eine Mensch z.B. sieht total schlank aus, und wiegt fast 80 Kilo.
    Entweder man schiebt es auf den guten alten Starken Knochenbau Spruch, oder auf den schweren Kopf nach Saufabend, oder auf den schweren Kopf wegen Erfahrungswertfesthalte Klammern, weil diese Klebe Klammern hat glaube dann wieder nicht jeder Mensch, was man vielleicht individual Fähigkeit schimpfen kann, oder sie ja auch vielleicht nicht ausgeprägt hat.

    Jede festgehaltene Secunde, wiegt glaube 1 Nanogramm.
    Hab ich sehr viele Klebeklammern wo die Sekunden nur so kleben bleiben, werde ich immer schwerer, obwohl ich nie Kopfschmerzen nach den Saufabenden habe.

    Es war glaube eine Sendung bei Wetten Das, schon ewig her, die war irgendwie mit son Glaskasten, keine Ahnung mehr was genau für ne Wette, doch Thomas Gottschalk sagte damals am Rande, das das menschliche Gehirn nur zu ca. 10% ausgelastet ist, das hab ich mir immer behalten, ich bin vielleicht bei 11,4 %, also im Durchschnitt.
    Man muß sich nur Erinnern wollen, an das was man für seine Zukunft zum positiven Gestallten mitnehmen möchte.
    Sich praktisch, wie ein Filter das sinnvolle rauspicken um es in die Zukunftsabteilung deines Strebens einzubetten.
    Moralfilter nenne ich es einfach mal.
    Und jeden Tag kommt was neues, was du Filtern kannst.
    Auf b.z.w. durch die großen und die kleinen Filtermaschen.

  4. Den Schlüssel zu vielen neurologischen Leiden gibt es
    bereits. Nur Ordinärmedizin und die Pharmaindustrie
    sind der eigenen Vorteile wegen daran nicht interessiert.
    Wer möchte schon gerne sich selber wegrationalisieren.
    Hinter diesem Kunsthirn stecken auch nur Gross-
    und Produktinteressen. Den Menschen Wahrheit und Erleichterung
    zu verschaffen vertritt dieses Hirn nicht.

  5. Ein künstliches Gehirn. Es gibt noch Hoffnung für deutsche Politiker.

    Eine Leserempfehlung
    • dth
    • 19. Mai 2011 15:04 Uhr

    Hier genau sehe ich das größte Problem dieses Simulationsansatzes.
    Experimente in der Simulation durchzuführen, um komplexe Effekte zu analysieren, setzt voraus, dass man die Einzelteile sehr exakt kennt. Bspw. kann man chemische Reaktionen simulieren, weil unser Teilchenmodell mittlerweile so gut ist, dass der simulierte Ablauf tatsächlich der Realität entspricht. Mit einem ungenauen Teilchenmodell würde das nie funktionieren, da man niemals abschätzen könnte, ob Energien ausreichen um Reaktionen zu starten oder wie schnell diese ablaufen.
    Das Modell von Neuronen scheint mir im Vergleich zu ihrer tatsächlichen Komplexität noch ziemlich krude zu sein. Insbesondere dann, wenn es um quantitative Zusammenhänge geht. Wenn man auf dieser Basis simuliert, hat man dann leider keinerlei Zusammenhang mehr mit der Realität. Je komplexer das System ist, desto schlimmer wird das.
    Eine alternative zum exakten Verständnis der Einzelteile ist, dass man größere Zusammenhänge kennt. Man kann beispielsweise eine mechanische Maschine auf Basis von empierisch ermittelten Materialeigenschaften simulieren, anstatt dies auf Teilchenebene zu tun und die Materialeigenschaften "auszurechnen". Das Problem beim Gerhin ist allerdings, dass man solche abstrakteren Zusammenhänge dann noch viel weniger versteht, als die einzelnen Neuronen.

    Antwort auf "Cortikale Saeule"
  6. Das kann ich nicht zulassen, Dave...

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