Computerspiel vermittelt Wissen zu optischen Chips und KI
Spielerisch eintauchen in die Welt der Hardware von morgen: Bei dem neuen Computerspiel „Calculating at the speed of light“ (auf Deutsch: „Rechnen mit Lichtgeschwindigkeit“) lernen die Spielerinnen und Spieler, wie optische Chips funktionieren, welche Rolle diese bei Anwendungen im Bereich der künstlichen Intelligenz (KI) spielen und welche Herausforderungen es dabei gibt. Sie erhalten Einblicke in die Welten von Labor und Chipentwicklung und lernen dabei Funktionsweisen eines Lasers, Rechenoperationen und eine neue Art von Computerarchitektur kennen. Das zum Genre der sogenannten „Serious Games“ (englisch für „ernsthafte Spiele“) gehörende Spiel ist im Rahmen des europäischen Forschungsprojekts „PHOENICS“ entstanden. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Verbunds, der an der Universität Münster koordiniert wird, entwickeln leistungsstarke photonische Prozessoren. Das Spiel vermittelt grundlegendes Wissen. „Calculating at the speed of light“ kann kostenfrei gespielt werden unter https://www.kip.uni-heidelberg.de/photon/phoenicsgame/.
Das PHOENICS-Team möchte Kinder ab zwölf Jahren und junge Erwachsene ansprechen, die sich gerne mit naturwissenschaftlichen Phänomenen auseinandersetzen. Grundlegende Kenntnisse in Physik und Mathematik sind zum Verständnis hilfreich. Das Spiel ist in englischer Sprache und kann ergänzend zum Schulunterricht eingesetzt werden.
Die Spielerinnen und Spieler lösen in vier aufeinander aufbauenden Leveln verschiedene Aufgaben. Im ersten Level geht es darum, einen Laser zu konstruieren und dabei grundlegende Bauteile und ihre physikalischen Eigenschaften kennenzulernen. In Level zwei soll ein photonischer, also auf der Nutzung von Licht basierender Prozessor konstruiert werden. Dabei wird Wissen über den Datentransfer und optisches Rechnen vermittelt. Level drei vertieft den Stoff durch den Aufbau eines Rechenschemas zur Verarbeitung von Daten. Lernziel ist die Matrizenmultiplikation, die eine Grundlage von Algorithmen zur Lösung komplexer Probleme ist. In Level vier soll eine KI trainiert werden, die runde Formen erkennt.
Zwei prominente Physiker begleiten das Spiel: Ein fiktiver Dialog zwischen Albert Einstein und John von Neumann zieht sich durch alle Level. Der Chat am Rande des Spiels vermittelt wesentliches Wissen, um die Aufgaben zu lösen. „Wir haben Einstein gewählt, weil seine Erkenntnisse für die Entwicklung des Lasers entscheidend waren“, erklärt PHOENICS-Mitarbeiterin Constanze Störk-Biber, die das Spiel gemeinsam mit dem Hamburger Illustrator Jochen Stuhrmann entwickelt und umgesetzt hat. „John von Neumann gilt als Pionier der Informatik. Da es im Projekt um Fragen der Möglichkeiten und Grenzen von Rechnerarchitekturen geht, passt diese Figur ebenfalls gut.“
Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler von PHOENICS erforschen schnelle und energieeffiziente optische Hardware-Alternativen. Der Verbund, der 2021 seine Arbeit aufgenommen hat, erhält von der Europäischen Kommission im Zuge der Förderlinie „FET Proactive“ (Horizont 2020) fast sechs Millionen Euro für vier Jahre. Beteiligt sind neben der Universität Münster Forschungsteams der Universitäten Oxford und Exeter (Großbritannien), die Universität Gent (Belgien), die Eidgenössische Technische Hochschule Lausanne (Schweiz), das Fraunhofer Institut für Nachrichtentechnik/Heinrich-Hertz-Institut sowie die Unternehmen IBM, Nanoscribe und Enlightra.