Das Ziel des beantragten Vorhabens ist die umfassende Erforschung memristiver Werkstoffe für die neuromorphe Elektronik, d. h. für von der Biologie inspirierte und extrem energieeffiziente neue Systeme, in denen memristive Werkstoffe als zentraler Baustein der Hardware fungieren. Memristive Werkstoffe verfügen über einen Gedächtniseffekt und erlauben die Realisierung von Bauelementen, deren Funktion in vieler Hinsicht der von Synapsen gleicht. Mit diesem memristiven Bauelementen lassen sich neuromorphe Systeme erschaffen, die die biologische Paradigmen der Informationsverarbeitung (Lernen und Gedächtnisbildung) so präzise wie nie zuvor technisch nachbilden und eine vollkommene neue Hardwarebasis für die Informationstechnik bieten.
Im Zentrum des Vorhabens steht die parameterorientierte Entwicklung memristiver Werkstoffe. Die geplanten eng aufeinander abgestimmten, experimentellen und theoretischen Arbeiten reichen von der Synthese memristiver Werkstoffe über die Herstllung und Modllierung von Bauelementen aus diesen Werkstoffen, die umfassende Werkstoffanalyse und Bauelementecharakterisierung und den Entwurf neuronaler Netzwerktopologien bis hin zur Realisierung neuromorpher Schaltkreise. Ein äußerst wichtiger Aspekt des Vorhabens ist die Entwicklung eines Kartierungssystems für memristive Werkstoffe mittels Konzepten der Digitalisierung, das die Werkstoffparameter (Materialeigenschaften) und die Prozessparameter (technologische Parameter der Werkstoffysnthese und der Bauelementeherstellung) in direkten Bezug zu den Charakteristika und Leistungsparametern memristiver Bauelemente und neuromorpher Schaltkreise aus diesen Werkstoffen setzt. Damit wird es möglich, Werkstoffe für neuromorphe Systeme maßzuschneidern. Das Vorhaben schlägt somit eine Brücke zwischen dem Werkstoff und seiner Anwendung und setzt die grundlegenden Werkstoff-, Prozess- und Technologieparameter in direkten Bezug zur Funktionalität des Werkstoffes in neuromorphen Systemen.
