Die Forscherin Kirsten Moselund erhält vom Europäischen Forschungsrat eine Förderung in Höhe von rund 3,3 Millionen Schweizer Franken, verteilt auf die kommenden fünf Jahre. Dies schreibt das Paul Scherrer Institut (PSI) in einer Mitteilung. Ausgezahlt wird die Fördersumme vom Schweizerischen Staatssekretariat für Bildung, Forschung und Innovation.

Im Rahmen des Forschungsprojekts «Neon» wird Kirsten Moselunds Forschungsteam am PSI in Würenlingen neuartige Netzwerke entwickeln, die Aufgaben des maschinellen Lernens besonders schnell und energiesparend ausführen können.

Kirsten Moselund ist Leiterin des Labors für Nano- und Quanten-Technologien am Zentrum für Photonenforschung des PSI. Zugleich ist sie Professorin für Elektro- und Mikrotechnik an der Universität EPFL in Lausanne.

Ihr Projekt «Neon» befasst sich mit sogenannten neuromorphen photonischen Netzwerken. Dies sind Systeme, die die Funktionsweise biologischer Nervenverbindungen nachahmen. Die Signalübertragung erfolgt nicht wie bei klassischen Computern elektrisch, sondern mittels Laserlicht. Licht bietet nämlich eine nahezu unbegrenzte Bandbreite und eine hohe Übertragungsgeschwindigkeit bei potenziell geringerem Energieverbrauch.

Bisherige neuromorphe photonische Netzwerke basieren jedoch auf einem Prinzip, das viel Platz erfordert und nur begrenzt flexibel ist. Mit «Neon» wollen Moselund und ihr Team daher ein neues Konzept verfolgen, mit dem deutlich dichtere und somit platzsparende Netzwerke realisiert werden können.

In einem früheren Gemeinschaftsprojekt mit Forschenden am Imperial College London wurde bereits gezeigt, dass die Idee funktioniert: Ein einfaches Netzwerk konnte mit erstaunlich hoher Genauigkeit einen Bilddatensatz erkennen. Für den letzten Schritt der Auswertung war damals allerdings noch Software nötig gewesen. Im Rahmen von «Neon» sollen stattdessen Prinzipien der Festkörperphysik genutzt werden.

Ein tieferes Verständnis der Physik dieser Netzwerke, eine verbesserte Architektur und letztlich eine höhere Energieeffizienz sind das Ziel des Projekts «Neon». Konkret möchten die Forschenden mit «Neon» ein photonisches Netzwerk mit einem Durchmesser von nur rund 100 Mikrometern erreichen – das entspricht etwa dem Durchmesser eines menschlichen Haares. Gelingt dies, wäre das ein bedeutender Fortschritt gegenüber dem aktuellen Stand der Technik.

«Die Photonik bietet uns faszinierende Möglichkeiten, lernfähige Netzwerke zu bauen», wird Kirsten Moselund in einer Mitteilung des PSI zitiert. «Der aktuelle Trend in der künstlichen Intelligenz führt zu einem hohen Energieverbrauch. Wir hoffen, mit unserer Forschung dazu beitragen zu können, dies zu durchbrechen und zugleich bessere und leistungsfähigere neuromorphe Netzwerke zu bauen.»

Die zugesprochenen Finanzen sollen unter anderem eingesetzt werden, um mehrere Forschende auf Promotions- und Postdoktoranden-Positionen einzustellen, die als Teil von Moselunds Team zu «Neon» beitragen werden.

Neben wissenschaftlichem Erkenntnisgewinn sehen die Forschenden auch wirtschaftliches Potenzial und zielen daher auf die Gründung eines Start-ups, um die Technologie weiterzuentwickeln und anzuwenden.(az)