Zukunftscluster „NeuroSys“ und „Wasserstoff“ werden vom BMBF mit bis zu 90 Millionen Euro gefördert. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) hat jetzt die Gewinner des Ideenwettbewerbs „Clusters4Future“ veröffentlicht. Zu den sieben geförderten Clustern gehören die Anträge Zukunftscluster „NeuroSys – Neuromorphe Hardware für autonome Systeme der künstlichen Intelligenz“ und Zukunftscluster „Wasserstoff“, die beide von der RWTH Aachen und zahlreichen Partnern aus der Region eingereicht wurden und in den nächsten Jahren von der RWTH koordiniert werden.
Das BMBF finanziert die Forschungen mit bis zu 90 Millionen Euro. „Clusters4Future“ ist Teil der Hightech-Strategie 2025 der Bundesregierung. Der themenoffene Wettbewerb setzt auf regionale Innovationsnetzwerke, die die Stärken der Akteure verbinden, aufkommende Innovationsfelder erschließen und Lösungen für die Herausausforderungen der Zukunft entwickeln.
„NeuroSys – Neuromorphe Hardware für autonome Systeme der künstlichen Intelligenz“
In NeuroSys engagieren sich neben der RWTH das Forschungszentrum Jülich, die AMO GmbH, die IHK Aachen, die Unternehmen AixACCT Systems GmbH, AIXTRON SE, AppTek GmbH, ELMOS Semiconductor SE, RWTH Innovation GmbH und STAR Healthcare Management. Darüber hinaus sind die Start-Ups AiXscale Photonics UG, Black Semiconductor GmbH, Clinomic GmbH sowie Gremse-IT GmbH involviert. Professor Max Lemme vom Lehrstuhl für Elektronische Bauelemente und Geschäftsführer der AMO GmbH wird die Arbeiten koordinieren. Ziel ist die Entwicklung neuromorpher Hardware für Anwendungen der künstlichen Intelligenz und damit eine technologische Unabhängigkeit Deutschlands und Europas. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung stellt hierfür bis zu 45 Millionen Euro zur Verfügung.
In Europa gibt nur wenige globale Konzerne im Bereich Hard- und Software. Eine technologische Unabhängigkeit ist von strategischer Bedeutung, da künstliche Intelligenz der Baustein für die nächste weltweite Entwicklungsstufe sein wird. Von dieser Schlüsseltechnologie hängt aber nicht nur das zukünftige Wirtschaftswachstum ab, sondern auch die Bewältigung der großen gesellschaftlichen Herausforderungen wie Klimawandel, Gesundheit, Arbeit oder Mobilität. Künstliche Intelligenz (KI) bringt gleichzeitig neue Herausforderungen, so verursacht das Trainieren großer neuronaler Netze auf Basis moderner Graphikprozessoren (GPUs) mit Deep-Learning-Methoden hohe CO2-Emissionen, die die Klimaproblematik weiter verschärfen. Neuronale Netze auf GPU Basis sind daher ökologisch nicht nachhaltig.
Ressourcenschonende neuromorphe Hardware, die neuronale Netze effizienter gestaltet und Datensicherheit als Designkomponente vorsieht, wird daher zum Schlüssel für den breiten Einsatz von KI. Dies gilt vor allem für Einsatzbereiche in autonomen Fahrzeugen, der Medizintechnik und Sensornetzwerken für intelligente Produktion oder Städteregionen. Neuromorphe Systeme sind den zwei Grundbausteinen des menschlichen Gehirns, den Neuronen und den Synapsen, nachempfunden. Sie können durch die Integration neuer Materialien mit bestimmten Eigenschaften eine ressourcenschonende Vor-Ort-Verarbeitung von Daten ideal leisten. Dies wird unter dem Stichwort „memristiv“ zusammengefasst – aus dem Englischen „memory“ für Speicher und „resistor“ für elektrischer Widerstand.
Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der RWTH und des Forschungszentrums Jülich konnten bereits die Funktionalität von neuromorphen Bauelementen aus memristiven Materialien nachweisen. Allerdings gibt es weltweit keine Pilotlinien und Produktionskapazitäten zur Herstellung beziehungsweise Integration von neuromorphen Chips im industriellen Maßstab. Auch muss das System aus Hardware, Design, Algorithmen und anwendungsgetriebener Software zusammenwirken, um die großen Vorteile neuromorpher Hardware nutzen zu können. Erforderlich ist daher ein Paradigmenwechsel mit der Chance, in dieser neuen Technologie eine Spitzenposition einzunehmen. NeuroSys will hier die entscheidenden Voraussetzungen erarbeiten.
Neben dem wirtschaftlichen Erfolg sind Aspekte wie der gesellschaftliche Nutzen und die Ethik einer künstlichen Intelligenz zu berücksichtigen. Diese sozio-ökonomischen Rahmenbedingungen sind von essenzieller Bedeutung für neue Technologien, insbesondere mit einer solchen potenziellen Reichweite. Sie werden daher in NeuroSys erforscht, auch um Handlungsempfehlungen für Gesellschaft und Politik zu erarbeiten.
„Der Zukunftscluster ist eine große Chance für die Region Aachen-Jülich, insbesondere im Zusammenhang mit dem Strukturwandel im Rheinischen Revier. Wir treten an, exzellente Wissenschaft in Unternehmen und Start-Ups in der Region zu transferieren. Unsere Vision ist der Aufbau einer Fabrikationslinie in der Region Aachen. Dort soll dann die Co-Integration neuromorpher Funktionen durch neue Materialien in konventionelle Siliziumtechnologie erfolgen", so Professor Lemme.