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Auszeichnung für Dissertation über Nanotechnologie

Um Künstliche Intelligenz, Autonomes Fahren und immersive Virtuelle Realität zu ermöglichen, werden immer leistungsfähigere Computer benötigt. Dies ist auf konventionelle Weise, also mit Transistorschaltungen, schwieriger und schwieriger umzusetzen, da die Grenzen der Physik bald erreicht sind.

Daher ist die Wissenschaft auf der Suche nach neuen Materialien und Bausteinen. Diese hat sie eventuell in der Nanotechnologie gefunden.

So genanntes "Field-coupled Nanocomputing" (zu deutsch etwa "Berechnung mit Hilfe von Feldeffekten") ist ein Konzept, mit welchem sich Berechnungen nicht durch elektrischen Stromfluss, sondern durch die Abstoßung von elektrischen oder magnetischen Feldern ermöglichen lässt. Statt Transistoren kommen so genannte "Zellen" zum Einsatz. Diese sind Bausteine von der Größe weniger Moleküle, welche sich polarisieren lassen. Sie fungieren dann wie winzige Magnete. Und als solche können sie sich entweder abstoßen oder anziehen. Durch genau diese Kräfte kann nun Information übertragen werden. Hinzu kommt, dass sie dabei nur einen Bruchteil der Energiemenge herkömmlicher Computer benötigen. Mit Blick auf die Klimakatastrophe, eine absolut notwendige Eigenschaft.

Der Entwurf von Computerchips, die statt aus Transistoren aus Nanotechnologiezellen bestehen, erfordert jedoch drastisches Umdenken. Genau hier kommt die Dissertation von Marcel Walter "Design Automation for Field-coupeld Nanotechnologies" ins Spiel.

Seit drei Jahren arbeitet Marcel nun schon im Rahmen seiner Doktoratsstelle unter der Betreuung von Prof. Dr. Rolf Drechsler in der Arbeitsgruppe Rechnerarchitektur mit Nanotechnologie. Seit seiner frühen Kindheit interessiert sich Marcel bereits für Computer. Mit 13 Jahren schreibt er dann seine ersten Programme, in der Oberstufe inspiriert ihn sein Informatiklehrer zu einem Studium.

Heute beschäftigt sich Marcel in seiner Forschungsarbeit damit, Algorithmen zu entwickeln, welche in der Lage sind,  Nanotechnologie-Schaltungen zu generieren. Vollautomatisch. Dabei reicht es nicht, bestehende Algorithmen abzuwandeln. Die Unterschiede zu klassischen Transistorschaltungen sind zu fundamental. Hinzu kommt, dass für das Konzept des Field-coupled Nanocomputing diverse mögliche technologische Implementierungen existieren. Bisher werden diese noch intensiven Labortests unterzogen. Das heißt, es ist noch nicht abzusehen, welche dieser Technologien sich durchsetzen wird. Marcels Algorithmen sind daher technologieunabhängig. Sie funktionieren bereits jetzt für viele der potenziellen Technologien und lassen sich mit wenig Aufwand für kommende anpassen.

Seine bisherigen Erkenntnisse hat Marcel in einem Übersichtspapier zusammengeschrieben und wurde dafür auf einer internationalen Konferenz mit dem "Best Student Forum Paper Award" ausgezeichnet.

Sämtliche Algorithmen hat Marcel außerdem in einem Programm quelloffen zur Verfügung gestellt, welches er „fiction“ getauft hat; eine Hommage an seine Leidenschaft für Geschichten in jeglicher Form und gemäß dem Zitat „Fiction is art and art is the triumph over chaos“ von John Cheever. Mit „fiction“ existiert der erste vollautomatische und offene Entwurfsablauf für Nanotechnologie für zu Hause. Vergangenes Jahr wurde das neue Programm mit einem "Best Research Demo Award" ausgezeichnet.

 

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