Nr. 25/2016 vom 23.06.2016

Ein unverdaulicher Chip

Von Franziska Meister

Viel ist in dieser Zeitung bereits über das EU-Milliardenforschungsprojekt «Human Brain Project» berichtet worden: Mithilfe von Big Data wollen NeurowissenschaftlerInnen unter der Leitung von Henry Markram von der ETH Lausanne das menschliche Gehirn simulieren – um zu verstehen, wie es funktioniert und wie neurologische Erkrankungen entstehen und geheilt werden können. Ein Anspruch, der ihnen angesichts der Komplexität des menschlichen Gehirns mit seinen rund hundert Milliarden Neuronen viel Kritik eingetragen hat.

Ein Computerchip dagegen – und zu einem Prozessor mit seinen Transistoren und Schaltkreisen wird das Gehirn ja gern in Analogie gesetzt – ist vergleichsweise einfach gebaut. Vor allem aber ist bis ins Detail bekannt, wie er funktioniert. Warum also nicht mit den Methoden der Hirnforschung einen Chip untersuchen, um herauszufinden, was sie zu leisten vermögen? Das fragten sich der Elektroingenieur und Computerwissenschaftler Eric Jonas und der Physiker und Biomediziner Konrad Körding aus den USA.

Als Beispiel nahmen sie einen der simpelsten Mikroprozessoren überhaupt, den MOS 6502 mit lediglich 3510 Transistoren, der im Commodore 64 und in Atari-Spielkonsolen der achtziger Jahre Verwendung gefunden hatte. Aufgrund aller vorhandenen Daten erstellten sie im Computer eine Simulation dieses Chips und liessen darauf Spiele wie «Donkey Kong» oder «Space Invaders» laufen. Mit den Methoden der Neurowissenschaften suchten sie sodann, Zusammenhänge zu erkennen zwischen der Informationsverarbeitung in den Schaltkreisen des Prozessors (dem neuronalen Netzwerk) und dem Spielverlauf (dem Pendant zum menschlichen Verhalten). Dabei zerstörten sie auch gezielt einzelne Transistoren – sinnbildlich für Verletzungen im Gehirn –, um deren Auswirkungen auf die Spiele zu testen.

Das Resultat war ernüchternd. Zwar fanden Jonas und Körding massenweise Korrelationen, aber kaum verwertbare kausale Zusammenhänge. Mit den Methoden der Neurowissenschaften, die sich auf Big Data und Computersimulation stützen, lässt sich offenbar nicht einmal das Funktionieren eines simplen Chips entschlüsseln. Dabei verstehen bereits angehende ElektroingenieurInnen problemlos, wie ein Prozessor aufgebaut ist und funktioniert. Vielleicht, so die beiden Forscher, sollten NeurowissenschaftlerInnen erst einmal eine Methode entwickeln, mit der sie es schaffen, einen einfachen Computerchip in seiner Funktionsweise zu begreifen, bevor sie sich am menschlichen Gehirn versuchen.

Jonas und Körding haben mit ihrer Studie bereits eine rege Diskussion entfacht: http://biorxiv.org/content/early/2016/05/26/055624.

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