GMU:Devices of Perception/Alice Dziewinski

Alice Dziewinski

MIND GLOW

Das Experiment zielt auf eine Weitergabe eines Lichtimpulses in einer modularen Anordnung gleichartiger, analoger Stromkreise. Das sich in ihr linear oder flächig ausbreitende Signal soll vom Inneren einer Einheit über ihre Außenhülle an die nächste Einheit vermittelt werden. Diese Funktion der Einzelteile soll Grundlage von Versuchen zu unterschiedlichen Konfigurationen des Netzes werden.

Im ersten Schritt, beim Bau einer einzelnen Untereinheit, kam ein Comparator Circuit zu Verwendung. Ein Fotowiderstand dient als Sensor, dessen Empfindlichkeit sich am Potentiometer reuglieren lässt und bei Lichteinfall eine LED einschaltet. Deren Licht lädt eine nachtleuchtende (phosphoreszierende) Modelliermasse, um ihr Glühen als Input eines nächsten, identischen Schaltkreises zu nutzen.

Setzte man diesen Aufbau mit einem neuronalen Netzwerk analog, entsprächen eine LED einem am Neuron anliegenden Aktivierungspotential, die phosporeszierende Hülle dem Soma und die Fotozellen anderer Schlatkreise deren Synapsenendungen; das Phosphoreszieren der Modelliermasse imitiert die Polarisation der Membran. Obwohl ein solches Spielzeugneuron offenbar von innen aktiviert sein kann, muss die a) das emmitierte Licht vom Sensor der nächsten Zelle gelesen werden können (Medium), b) die Intensität des abgestrahlten Lichtes einen bestimmten Schwellenwert erreichen, damit das Signal weitergesendet wird (Qualität) und c) die anliegende Synapse dieses Signal ausreichend stark gewichten (Relevanz).

Experiment I

Da Phosphoreszenz-Effekte nur innerhalb eines bestimmten Temperaturfensters auftreten und die Leuchtintensität deutlich stärker ausfällt im Bereich für Menschen eher niedriger Temperaturen, werden LEDs ggü Glüh- oder Halogenlampen bevorzugt. Gebackene Chips der ofenhärtenden Modelliermasse wurden lichtdicht verpackt an der LED angebracht, um den Effekt von Licht verschiedener Wellenlängen auf die Stärke der Phosphoreszenz zu testen.

• Rote LEDs hatten keine bemerkenswerte Auswirkung auf die Chips, ebenso gelbe und grüne, da ihr lang- und mittelwelliges Licht zu energiearm ist.

• Mit blauen LEDs hingegen konnten Chips ohne Weiteres sowohl schnell (innerhalb weniger Sekunden) als auch räumlich präzise und deutlich sichtbar zum Glühen gebracht werden. Weitere Materialtests werden daher mit UV-LEDs gemacht werden – auch in der Hoffnung, bei starker Lichtintensität nur ein schwaches Leuchten des Neurons von Innen her zu bewirken, zugleich jedoch ein ausreichendes Glühen der Außenseite des Soma.

• Das Glühen der Chips konnte von zwei Fotozellen unterschiedlichen Typs nicht erkannt werden. Verwendet wurden zwei verschiedene Fotozellen, Chips unterschiedlicher Größe und Mächtigkeit und dies in einem mit bloßem Auge lichtleeren Raum. Die Chips glühten stark genug, um die Fotozellen und ihren Umraum zu beleuchten; doch unabhängig von der Beleuchtungsintensität und Dauer sowie allen anderen genannten Faktoren blieb die LED aus.

Experiment II

Fotowiderstände wurden durch Fototransistoren ersetzt, um die Empfindlichkeit und Genauigkeit des Sensors zu erhöhen. Der gewünschte Effekt trat ein, jedoch immernoch zu schwach, um die phosphoreszierende Knete im Dunkeln zu fühlen.

Offenbar sind Fototransistoren in diesem Aufbau auch als Farbsensoren ungeeignet. Ein Farbsensor könnte aus derzeitiger Sicht jedoch eine Lösung darstellen.

Experiment III a & b

Voraussichtlich eher konzeptuelle Bestandteile denn für den Einsatz in aufwendigeren Aufbauten verwendbar:

a) Ggs. Modulation von Untereinheiten

Zwei Timer-Schaltkreise, die einander modulieren: variable Widerstände (Fototransitor, Fotowiderstand, Widerstände unterschiedlicher Größe). Output: Audio / LS.

b) Signalfluss und Routing

LED-Lauflicht basierend auf IC555 und IC4017, LED teils durch Lautsprecher ersetzt; Fotowiderstände zur Variation der Laufgeschwischwindigkeit; Variation der LED-LS-Kombi und Stromversorgung (Spannung) zwecks Erzeugung unterschiedlicher Klänge und Rhythmen.

Nächste Schritte

Im Hinblick auf die Dynamik des Netzwerkes sollen genauere Versuche zum Verhalten des "Signals" unter unterschiedlichen Beleuchtungsintenstäten sowie -dauern der verwendeten phosphoreszierenden Stoffe unternommen werden.

Grundlegend müssen überdacht werden:

• die Art des phosphoreszierenden Materials der Zellen;
• Art und Sensitivität der Lichtsensoren;
• Art verwendeter Transistoren, Verstärker etc.

Es existieren viele Ansätze zum Bau nicht-programmierbarer, ausreichend empfindlicher Farbsensoren, die spezialisierte Transitoren oder Microcontroller verwenden. Vorerst soll die Aufgabe darin bestehen, einen nicht programmierbaren Farbsensor herzustellen, nämlich vorzugsweise aus diskreten Komponenten .

Anschließend könnten Zellkörper und Netzwerk modelliert werden. Unterschiedliche Konfigurationen (bspw. zwei Netzwerke, die einander modulieren) würden auch Fragen nach Art von In- und Output aufwerfen.

Langfristiges Ziel ist es, Musteraktivierung in Matrizen von Sensoren und Aktuatoren zu steuern.

Links

Philip Stearns: AANN. Artificial Analog Neural Network

Optoelectronics for Brain Control

NeuroGrid. A Circuit Board Modeled after the Human Brain

Mimicking the Brain, in Silicon

Phosphoreszenz von Leuchtsternen