Bachelorarbeit »Nachbildung einer Oktopuszelle in Nanodrahtnetzwerken«
Das Fraunhofer-Institut für Digitale Medientechnologie IDMT ist Teil der Fraunhofer-Gesellschaft. Das Institut mit Hauptsitz in Ilmenau ist international anerkannt für seine Expertise in den Bereichen angewandte Elektroakustik und Audiotechnik, Signalanalyse und Maschinelles Lernen sowie Datenschutz und Datensicherheit. Am Hauptsitz, auf dem Campus der Technischen Universität Ilmenau, arbeiten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an Technologien für die robuste, vertrauenswürdige KI-basierte Analyse und Klassifizierung von Audio- und Videodaten. Diese kommen unter anderem zur Überwachung industrieller Fertigungsprozesse, aber auch beim Verkehrsmonitoring oder im Medienkontext zum Einsatz, beispielsweise wenn es um automatische Verschlagwortung oder die Erkennung von Audiomanipulationen geht. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Entwicklung von Algorithmen für die Bereiche Virtuelle Produktentwicklung, intelligente Aktor-Sensor-Systeme und Automotive Audio. Aktuell sind rund 70 Mitarbeitende am Fraunhofer IDMT in Ilmenau beschäftigt. TU Ilmenau und Fraunhofer IDMT modellieren die Tonhöhenwahrnehmung neurophysiologisch [FTHK22]. Die Oktopuszelle, die in Miniatur aussieht wie ein Tintenfisch, ist dabei die Schlüsselschaltzentrale, da sie in ihrem lokalen rezeptiven Feld über synaptische Verbindungen entlang ihrer dendritischen Verästelungen Aktionspotentiale der mit ihr verknüpften auditorischen Nervenfasern empfängt und dann und nur dann ein Aktionspotential auslöst, wenn die dendritischen Ströme synchron am Soma zusammenlaufen. Durch eine neue kollektive Backpropagation-Regel lernt die Oktopuszelle spezifische Reizmuster.
Was Du bei uns tust
Im Quanten Hub Thüringen wurden Nanodrahtnetzwerke aus Nanoisolierkabeln, bestehend aus mit Polyvinylpyrrolidone ummantelten Silberdrähten, nach dem Verfahren von Milano hergestellt [Mi22]. Die Silberdrahtbrückenübergänge zeigen memristives Verhalten. Damit ist das Nanodrahtnetzwerk als Reservoir von Schaltverbindungen interpretierbar. Die kollektiven Stromflüsse sind durch Anlegen von Spannungspulsfolgen unter Ausnutzung des memristiven Verhaltens veränderbar. In diesem Substrat kann das Schaltverhalten der Oktopuszelle über ein Kontroll-Board ausgelesen werden. Die Oktopuszelle wurde in einem Python-Programm vorab simuliert. Hierzu sind folgende Aufgabenpunkte vorgesehen: Referenzen:
[FTHK22] Feldhoff, F., Toepfer, H., Harczos, T., & Klefenz, F. (2022). Periodicity Pitch Perception Part III: Sensibility and Pachinko Volatility. Frontiers in Neuroscience, 16.
[Mi22] Milano, Gianluca, et al. (2022). In materia reservoir computing with a fully memristive architecture based on self-organizing nanowire networks. Nature Materials 21.2, 195-202.
Betreuer: Frank Feldhoff (TU Ilmenau), Dr. Frank Klefenz (Fraunhofer IDMT)
Was Du mitbringst
Was Du erwarten kannst
Wir wertschätzen und fördern die Vielfalt der Kompetenzen unserer Mitarbeitenden und begrüßen daher alle Bewerbungen – unabhängig von Alter, Geschlecht, Nationalität, ethnischer und sozialer Herkunft, Religion, Weltanschauung, Behinderung sowie sexueller Orientierung und Identität. Schwerbehinderte Menschen werden bei gleicher Eignung bevorzugt eingestellt.
Mit ihrer Fokussierung auf zukunftsrelevante Schlüsseltechnologien sowie auf die Verwertung der Ergebnisse in Wirtschaft und Industrie spielt die Fraunhofer-Gesellschaft eine zentrale Rolle im Innovationsprozess. Als Wegweiser und Impulsgeber für innovative Entwicklungen und wissenschaftliche Exzellenz wirkt sie mit an der Gestaltung unserer Gesellschaft und unserer Zukunft.
Haben wir Dein Interesse geweckt? Dann bewirb Dich jetzt online mit Deinen aussagekräftigen Bewerbungsunterlagen. Wir freuen uns darauf, Dich kennenzulernen!
Fachliche Rückfragen: Dr. Frank Klefenz Tel.: +49 3677 467-216 frank.klefenz@idmt.fraunhofer.de Fragen zum Bewerbungsverfahren: Andrea Cebulla Tel.: +49 3677 467-326 andrea.cebulla@idmt.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Digitale Medientechnologie IDMT
Kennziffer: 53903 Bewerbungsfrist:
Stellensegment:
Neurology, Healthcare, Automotive