Human Brain Project

Human Brain Project

Die Verbindung von neurowissenschaftlichem Computing und Robotik

Human Brain Project

Roboter mit künstlichen neuronalen Netzwerken (NN) auszustatten, bietet große Vorteile: Sie lassen sich nicht nur besser steuern. Werden sie mit Sensoren versehen, können sie auch mit ihrer Umwelt interagieren und lernen eigenständig. Vorher aber gilt es, diesen Netzwerken einen virtuellen Körper zu geben und sie mithilfe eines Simulators zu testen. Genau das steht im Mittelpunkt der Neurorobotics Platform (NRP).

Projektbeschreibung

An der NRP arbeitet ein in der EU verteiltes Team, das fortiss bis März 2020 geleitet hat. Das Team entwickelt eine Simulationssoftware für Robotiker, Neurowissenschaftler und KI-Enthusiasten zur Steuerung von virtuellen 3D-Robotern mit neuronalen Netzwerken verschiedenster Art. Roboter durch neuronale Netzwerke (spiking oder „klassisch“) zu steuern, ist ein wichtiger Trend. Allerdings konnte dies bislang kein Simulator ermöglichen. Die Stärke der NRP steckt in der nahtlosen Integration von Physik und neuronaler Simulation. Die vom NRP-Team entwickelten Simulatoren sind in einem grafischen Werkzeug eingebettet, sodass die Nutzer komplexe, verkörperte KI-Experimente in einer geschlossenen Schleife bauen können.

Die Platform ist online verfügbar oder kann auf einem Computer installiert werden. Sie verwendet Gazebo als zugrunde liegenden Robotersimulator und unterstützt Nest, Spinnaker, Pynn, Nengo, Tensorflow als neuronale Netzwerksimulatoren.

Forschungsbeitrag

Robotik und Neurowissenschaftler nähern sich einander immer mehr an. In der komplexen Robotik- und KI-Welt ist Simulation ein Must-have, besonders bei kognitiven Erweiterungen von Robotern. Auf der einen Seite können mit der NRP Neurowissenschaftler und KI-Experten ihre neuronalen Netzwerke in einer virtuellen Welt prüfen, und zwar mit Sensordaten und Aktuatorsteuerung. Auf der anderen Seite können Robotiker anhand neuronaler Controller innovative Robotersteuerungen ausprobieren, mit Wettbewerbern vergleichen, mit neuromorpher Hardware testen (vgl. Intel Loihi oder Spinnaker) und letztendlich fundierte Designentscheidungen treffen.

Aus diesem Grund erforschen wir, wie sich die Rechenkapazitäten des Neurosimulators über die größten europäischen Forschungsrechenzentren massiv verteilen lassen, aber auch das Design neuromorpher Hardware interessiert uns. Darüber hinaus arbeiten unsere Wissenschaftler an der Verbesserung der Physiksimulierung durch Partikelphysik, die es hoffentlich ermöglichen wird, in Echtzeit Flüssigkeiten und sandige Materialien zu simulieren. Die NRP bietet inzwischen Muskelsimulation, Skelettmodelle und Werkzeuge zur realistischen Simulierung von biologienahen Systemen. Inzwischen ist das „In silico“-Testen von Rückenmarkkontrollern zum Gehen oder Schwimmen auf biologienahen Robotern möglich.

Die NRP ist in ihrer Funktion und Komplexität einzigartig und wird daher innerhalb und außerhalb des Human Brain Projects für Studentenkurse sowie Forschungsprojekte in der Neurorobotik oder den Neurowissenschaften genutzt.

Förderung

Das von der EU finanzierte Human Brain Project startete 2013 und ist in 12 Unterprojekte aufgeteilt. NRP ist ein Teilprojekt des von der EU finanzierten Human Brain Projects.

Das Projekt-Konsortium besteht aus über 110 internationalen Forschungseinrichtungen sowie Partnern aus der Wirtschaft. Das Budget beläuft sich auf rund 1 Mrd. EUR. Laufzeitende ist 2023.

Human Brain Project, EU Framework FP7-604102 (THE HUMAN BRAIN PROJECT) und EU grant agreement no. 945539(HBP SGA3)

Projektdauer

Bis 31.03.2023

Projektleitung fortiss bis 31.03.2020

Weitere Informationen

Projektpartner

EPFL École Polytechnique Fédérale de LausanneFZI Forschungszentrum InformatikScuola Superiore Sant’Anna PisaTechnische Universität München - Robotics and Embedded SystemsDTU - Technical University of DenmarkUniversität GentUniversität Granada

Publikationen