Biologisch-inspirierte Verfahren zur Tonhöhenerkennung

Mitarbeiter des Fachgebiets Theoretische Elektrotechnik haben in Kooperation mit dem Fraunhofer IDMT einen Artikel veröffentlicht, in dem sie neue Erkenntnisse im Bereich der bio-inspirierten Informationsverarbeitung aufzeigen. Ein auf biologisch plausiblen Prinzipien beruhendes Computermodell simuliert die Audiosignalverarbeitung in einer neuromorphen Hardwarebeschreibungsebene. Oktopuszellen der Colliculi inferiores werden modelliert, die einlaufende Signale in erinnerbare Sinneseindrücke transformieren.

Dendriten der Oktopuszellen verknüpfen sich selektiv in ihren lokalen rezeptiven Feldern über Synapsen mit signalleitenden Fasern des auditorischen Nervs. Selektiv ausgelöste Signalflüsse münden am Soma der Oktopuszelle. Wir postulieren im Artikel erstmals eine neue Backpropagation-Lernregel. Sie besagt, dass alle beteiligten, präaktivierten Synapsen inkrementiert werden, wenn sie am Soma ein Backpropagation-Signal ausgelöst haben.

Im Ergebnis zeigt sich, dass durch die angelernten Gewichtungen eine Pfadselektion erlernt werden kann, die eine Reduktion der Intervallzeiten auf den Hauptton des Eingangstons bewirkt.