Start der internationalen Zusammenarbeit für die Revolution der Elektronik

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.

Die Zusammenarbeit im Rahmen von MemrisTec ging nun mit dem virtuellen in englischer Sprache durchgeführten Workshop an den Start. Nach Begrüßungsworten von den MemrisTec Koordinatoren, Prof. Tetzlaff und Christian Bruchatz sowie dem Vertreter der DFG, Dr. Damian Dudek, hat der Keynote-Referent Prof. Dr. Themis Prodromakis von der University of Southampton die Anwendungsvielfalt von Memristoren vorgestellt. Seine Präsentation „Emerging Applications of Memristor Technologies: From Bio-Interfaces To Radiation-Hard Electronics“ bildete dank zahlreicher Fragen den Einstieg in die Diskussion und die nachfolgenden Vorträge. Anschließende Präsentationen haben in ausgewählte mögliche Anwendungsbereiche von Memristoren umfassende Einblicke gegeben. Ein besonderer Fokus lag auf den hocheffizienten, robusten und schnelleren Speichertechnologien, die dank Memristoren entwickelt werden können und dem Einsatz von Memristoren in neuromorphen elektronischen Systemen. Mit Memristoren könnten die Herausforderungen des Internets der Dinge besser gemeistert und biologisch-inspirierte künstliche Gehirne (Computer, die „denken“ und „lernen“ können) entwickelt werden. Während des Workshops wurden diese Einsatzmöglichkeiten detailliert dargelegt.

Das virtuelle Format hat darüber hinaus die Möglichkeit zum Dialog und der Ideenentwicklung geboten. In einem digitalen World Café konnten sich die Teilnehmenden zwischen sechs parallelen Tischen bewegen und gemeinsam wurden Konzepte zur Gestaltung der interdisziplinären und ortsübergreifenden Zusammenarbeit während der kommenden sechs Jahre entwickelt. Diese beinhalten auch die Förderung von wissenschaftlichem Nachwuchs, von Chancengleichheit und gestärkten internationalen Kooperationen.

Der Workshop erreichte mit zwei weiteren Keynote-Vorträgen seinen Höhepunkt, die aufgrund der Zeitverschiebung zu den Vereinigten Staaten am Ende des Tages stattfanden. Prof. R. Stanley Williams von der Texas A&M University legte dar, dass es unmöglich ist, isolierte lokal aktive Memristoren direkt messtechnisch zu erfassen und viele frühere weltweit durchgeführte Messungen mit Störungen behaftet sein würden. Weiterhin fehlt es noch an einer grundlegenden Theorie für das thermische Verhalten von Memristoren, da das Verständnis der thermischen Schaltung genauso entscheidend zu deren Beschreibung ist wie das der elektrischen Schaltung.

Mit Prof. Dr. Qiangfei Xia von der University of Massachusetts at Amsherst, der u.a. die zu erwartenden Ressourceneinsparungen bei Matrix-Multiplikationen in neuronalen Netzwerken unter dem Einsatz von Memristoren darlegte, klang der Abend aus.

Mit der Veranstaltung wurde die Grundlage für die weitere Zusammenarbeit gelegt, in der die TU Dresden ihre Führungsrolle innerhalb der Memristor-Forschung Deutschlands verantwortungsvoll wahrnehmen und ausbauen möchte.