Um ihre Technologie zu demonstrieren, zerstörten die Ingenieure mit Laserlicht verschiedene Bauteile winziger elektronischer Schaltungen. "Wir haben buchstäblich die Hälfte der Schalkreise vernichtet und die meisten ihrer Komponenten - wie etwa Transistoren - verglühen lassen.  Sie waren trotzdem in der Lage, sich beinahe bis zur idealen Performance wieder herzustellen", schildert Ali Hajimir, Professor im Bereich Electrical Engineering am Caltech im kalifornischen Pasadena.   

Die Ingenieure ließen sich bei ihrer Entwicklung von der Natur inspirieren: dem körpereigenen Immunsystem des Menschen. "Wir haben einen Weg gesucht, um potenzielle Angriffe und Fehler so schnell wie möglich entdecken und umgehen zu können, so dass das Gesamtsystem optimal weiter arbeiten kann", erläutert Hajimiri die Intention des Projektes. Das Resultat ist ein ausgeklügeltes System robuster Sensoren, die direkt auf dem Chip montiert sind. Sie erfassen dort Kernwerte, wie Stromstärke, Spannung, Temperatur und Leistungsenergie.

"Es war unglaublich zum ersten Mal zu sehen, wie ein System selbständig reagiert, um sich zu heilen", so Prof. Ali Hajimiri. "Es hat sich angefühlt, als hätten wir den nächsten Evolutionsschritt von integrierten Schaltkreisen erlebt."

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Diese Informationen werden in einen speziell entwickelten, anwendungsspezifischen ASIC (Application Specific Integrated Circuit)-Chip eingespeist. Er ist das 'Gehirn' des gesamten Systems und analysiert die eingegangenen Messdaten. Sobald unvorhergesehene Abweichungen auftreten, startet die ASIC-Einheit automatisch einen Diagnose-Suchlauf: Aus über 250.000 verschiedenen Konfigurationsmöglichkeiten wählt sie diejenige aus, die am ehesten für einen weiteren reibungslosen Ablauf des Gesamtsystems in Frage kommt. Die US-Forscher konnten nachweisen, dass auf diese Weise gleichzeitig vier unterschiedliche Probleme gelöst werden können.

Im Zuge ihrer Entwicklung haben die Forscher 20 verschiedene Chips untersucht. "Diejenigen, die zur Selbstheilung fähig waren, haben gleichzeitig zudem auch nur knapp die Hälfte der Energie benötigt, die ihre herkömmlichen Pendants verbrauchen", ergänzt Kaushik Dasgupta, Projektmitarbeiter am Caltech. Auch die Overall-Performance der selbstheilenden Chips sei besser berechenbar und reproduzierbar gewesen, so Dasgupta.

Die Technologie könnte in Zukunft insbesondere in PCs und Smartphones zum Einsatz kommen und Probleme vermeiden, die etwa durch beschädigte Batterien oder kaputte Transistoren verursacht werden.