MemrisTec – Seite 6

Experten der TU Dresden arbeiten an lernfähigen organischen Insektenfallen

Heiko Weckbrodt

Können in naher Zukunft lernfähige »Terminator«-Sensoren all jene Insektenplagen stoppen, die sonst ganze Ernten vernichten? Optoelektroniker und KI-Experten der TUD sind da zumindest auf einer heißen Spur: Sie wollen im Projekt »MemTrap« (Speicherfalle) gemeinsam lernfähige organische Terminator- Chips bauen, die »gute« von »bösen « Insekten unterscheiden können und nur die Plagegeister fangen. Das hat Prof. Stefan Mannsfeld vom Zentrum für fortgeschrittene Elektronik Dresden (cfaed) mitgeteilt. Er treibt das Projekt gemeinsam mit Prof. Frank Ellinger und Dr. Bahman K. Boroujeni von der Professur für Schaltungstechnik und Netzwerktheorie voran.

Die Forscher wollen dafür neuromorphe lernfähige Schaltkreise mit Formerkennungs- Sensoren verknüpfen. Diese Chips werden ähnlich wie Fliegenfallen aufgestellt. Kommt ein Insekt dahergeflogen, erkennt die intelligente Falle an den Umrissen, ob da zum Beispiel eine gefährliche Miniermotte oder eine fleißige Imme Platz genommen hat – und eliminiert dann die »Bösen« und lässt die »Guten« weiterfliegen. Gerade letzteres ist auch besonders wichtig, da die Zahl jener Insekten sinkt, die Pollen verteilen und damit Ernten sichern.

Solche cleveren Insekten-Fallen müssten einerseits lern- und leistungsfähig, andererseits sehr preiswert und platzsparend sein. Auch dürften sie nur wenige Nanowatt elektrische Energie verbrauchen, damit sie sich auf Obstplantagen oder landwirtschaftlichen Feldern durchsetzen können. Möglich macht dies eine Innovation der TUD: Photoniker vom cfaed und vom »Dresden Integrated Center for Applied Physics and Photonic Materials« (IAPP) haben in den vergangenen Jahren neuartige organische Lichtspeicher entwickelt. Diese »PinMOS«-Speicher sind eine Kombination aus organischen Leuchtdioden (OLEDs) und Kondensatoren. Sie können sich – anders als klassische Computerchips – nicht nur Nullen und Einsen merken, sondern viele verschiedene Ziffern pro Zelle. Und diese Daten lassen sich sowohl durch Strom als auch durch Licht auslesen und schreiben. Zudem können sich Schaltkreise mit solchen organischen Speicherzellen auch Muster merken und dann erkennen – zum Beispiel eben die unterschiedlichen Formen von Bienen und Motten.

Die Insekten-Terminatoren sind Teil des DFG-Förderprogramms »MemrisTec « (Memristive Devices Toward Smart Technical Systems, siehe auch Seite 3 dieser UJ-Ausgabe).

Dieser Artikel ist im Dresdner Universitätsjournal 07/2021 vom 20. April 2021 erschienen. Die komplette Ausgabe ist im Online-Auftritt des UJ unter https://tu-dresden.de/uj oder hier im pdf-Format kostenlos downloadbar. Das UJ kann als gedruckte Zeitung oder als pdf-Datei bei doreen.liesch@tu-dresden.de bestellt werden.

Am 5. März 2021 hat der virtuelle Kick-Off-Workshop des Schwerpunktprogramms der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) MemrisTec stattgefunden. Fast 70 Wissenschaftler:innen aus Deutschland sowie Gäste aus England und den Vereinigten Staaten sind zusammengekommen, um die vielfaltigen Einsatzmöglichkeiten von Memristoren zu eruieren.

Memristoren sind speicher- und rechenfähige nanoelektrische Bauelemente. Sie sind so klein, dass viele von ihnen sehr dicht auf einem Chip aufgebracht werden können. Zudem lernen Memristoren und bearbeiten Informationen. Aufgrund dieser Eigenschaften ermöglichen sie eine vollkommen neue und deutlich leistungsfähigere Art von elektronischer Schaltung, als wir sie heute kennen. Sie eröffnen damit eine Vielzahl von Anwendungen, welche bisher nicht ausreichend untersucht wurden. Genau das ist die Aufgabe des DFG-Schwerpunktprogramms „MemrisTec: Memristive Bauelemente für intelligente technische Systeme“. Unter der Leitung von Prof. Dr. Ronald Tetzlaff aus der Professur für Grundlagen der Elektrotechnik, strebt das interdisziplinäre, internationale Forscherteam an, die wissenschaftlichen Grundlagen des Memristors zu ergründen, um ihre industrielle Anwendung zu ermöglichen.