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Ausschnitt aus einer MOS 6502 CPU
Ausschnitt aus einer MOS 6502 CPU (Bild: Pauli Rautakorpi/Wikimedia/CC-BY 3.0)

CPU: Könnten Hirnforscher einen C64 verstehen?

Ausschnitt aus einer MOS 6502 CPU
Ausschnitt aus einer MOS 6502 CPU (Bild: Pauli Rautakorpi/Wikimedia/CC-BY 3.0)

US-Forscher haben mit den Methoden der Hirnforschung vergeblich versucht, die Funktionsweise einer MOS-6502-CPU aus dem C64 nachzuvollziehen. Müssen sie also ihre Methoden ändern, um das menschliche Gehirn verstehen zu können?
Von Frank Wunderlich-Pfeiffer

Seit Jahrhunderten versuchen Forscher zu verstehen, wie das Gehirn funktioniert. Nun haben sich der Computerwissenschaftler Eric Jonas und der Neurologe Konrad Paul Kording zusammengetan, um zu überprüfen, ob sie mit den Methoden der heutigen Hirnforschung ein viel einfacheres System verstehen können. Statt eines Gehirns haben sie einen MOS-6502-Chip untersucht. Ein Chip der gleichen Familie, die auch im Commodore-Heimcomputer C64 verwendet wurde.

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Der Chip sollte ihnen viel weniger Probleme als ein Gehirn bereiten. Sowohl Computerchip als auch Gehirn bestehen aus einzelnen Teilen, die miteinander verbunden sind und Informationen austauschen. Aber der MOS 6502 besteht aus nur 3.510 Transistoren, die alle gleich und jeweils mit nur drei anderen Transistoren verbunden sind. Das menschliche Gehirn besteht dagegen aus etwa 80 Milliarden Neuronen, die jeweils durch Synapsen mit teilweise über 100 anderen Neuronen verbunden sind. Dazu kommen noch andere Zellen, die die Funktion der Synapsen beeinflussen können. Selbst das Gehirn einer Fruchtfliege hat mit 100.000 Neuronen viel mehr Einzelteile als der klassische Computerchip.

Der Chip ist einfacher aufgebaut als ein Gehirn

Die Funktionen in dem Chip lassen sich auch viel leichter untersuchen als die von lebendigen Hirnzellen, selbst wenn diese in einer Petrischale gezüchtet werden. Um wirklich ideale Bedingungen zu schaffen, werden keine elektrischen Signale auf dem Chip gemessen. Es wird nicht einmal ein echter MOS 6502 verwendet, sondern eine Computersimulation des Chips. Sie ermöglicht die Aufnahme perfekter Messdaten für die Zustände aller 3.510 Transistoren, 1,5 GByte an Daten pro Sekunde, und auch die direkte Manipulation einzelner Transistoren im Chip. Die Messung echter Hirnzellen ist von solchen Zuständen weit entfernt. Wenn die Methoden funktionieren, dann sollte es unter so guten Forschungsbedingungen ein Leichtes sein, die Funktion des viel einfacher aufgebauten Chips zu ergründen.

Tatsächlich ist der Gedanke nicht neu, den Menschen betreffende Forschung an Technik auszuprobieren. Schon 2002 versuchte der Krebsforscher Yuri Lazebnik, die Methoden seines Felds auf ein bekanntes und viel einfacheres System anzuwenden. Unter der Überschrift "Kann ein Biologe ein Radio reparieren?" beschrieb er, wie nach dessen Methoden die Bestandteile funktionierender Radios klassifiziert wurden. Dann würden einzelne Komponenten herausgenommen, um zu sehen, wie wichtig sie sind.

Ein Radio zeigt die Unzulänglichkeit der Krebsforschung

Dabei würde beispielsweise der Draht zur Antenne als äußerst wichtige Komponente gelten, schließlich führt ihr Ausfall zum sofortigen Ausfall des ganzen Radios. Schließlich wäre eine ganze Reihe von wichtigen Komponenten bekannt, die alle zum Ausfall des Radios führen. Manchmal könnte damit ein Radio repariert werden, indem zum Beispiel eine Komponente ausgetauscht wird, aber das sei reiner Zufall.

Es fehlte allerdings jede Systematik, mit der die Funktion der Einzelteile des Radios beschrieben werden konnte. Ein Grund dafür ist, dass die eigentliche Funktion der Komponenten nie unabhängig vom System untersucht wird. Es wird immer nur untersucht, ob das Radio noch in der Lage ist, Musik zu spielen. Er kam zu dem Schluss, dass die aktuellen Methoden zum Verständnis komplexer Systeme in der Biologie wahrscheinlich ungeeignet sind.

Ist die Hirnforschung hier weiter fortgeschritten?

Es gibt keinen Space-Invaders-Transistor 

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Sicaine 31. Jan 2017

Vieles davon kannte ich schon :-) Vielen Dank fuer den Rest!

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Sicaine 31. Jan 2017

Ja schon schade was da drinsteht. An der Grundaussage aber, dass unsere Daten in Form von...

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B.I.G 27. Jan 2017

Niedlich, mich erinnert das in Etwa an die früheren Götter, den Blitz konnte man nicht...

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SchreibenderLeser 26. Jan 2017

Es geht nicht darum, dass die Wissenschaftler herausfinden wollen, wie ein Prozessor...

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david_rieger 26. Jan 2017

Auch nicht gelesen? Hier nochmal die kurze Zusammenfassung:

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