Warum Roboter miteinander sprechen

22.02.2007

An einer Gemeinschaft virtueller Roboter haben Schweizer Forscher erprobt, wie Kommunikation entsteht

Während wir eine Menge über die Art und Weise wissen, wie soziale Lebewesen miteinander kommunizieren, liegt das Entstehen der Kommunikation selbst noch weitgehend im Dunklen. Wegen der meist langen Generationenfolge bei in Gemeinschaft lebenden Tieren sind Experimente am physischen Objekt schwierig. Ein Team Schweizer Forscher von der EPFL und der Lausanner Universität ist deshalb auf virtuelle Wesen ausgewichen - im Computer simulierte Roboter, die in 10-er-Gemeinschaften "leben".

Die virtuellen Roboter enthielten ein ebensolches Genom, das sich im Laufe einer von den Wissenschaftlern angeregten Evolution entwickeln konnte. Ihre Ergebnisse beschreiben die Schweizer in einem Beitrag für das Wissenschaftsmagazin Current Biology, der online veröffentlicht ist.

Zunächst wussten die Simulations-Teilnehmer wenig von ihrer Welt, nicht einmal, wie sie sich selbst bewegen konnten, geschweige denn, wie sie Nahrung finden konnten. Gemeinerweise hatten ihre Erfinder aber nicht nur Nahrungsquellen in der Umgebung versteckt, sondern auch Giftquellen. Unterscheiden ließen sich beide erst aus der Nähe. Im ersten Teil des Experiments setzten die Schweizer stumme Roboter in das Szenario. Diese entwickelten schnell Jäger- und Sammler-Qualitäten.

Vier Roboter melden, dass sie eine Nahrungsquelle gefunden haben, ein fünfter nähert sich.

Die Entscheidung, welche Roboter als Stammväter der nächsten Generation geeignet waren, wurde auf zwei unterschiedliche Arten gefällt: Zum einen auf der Basis des Individuums - das Fünftel mit der besten Performance aus allen verfügbaren Robotern durfte dann virtuelle Väterfreuden genießen.

Zum anderen erfolgte die Selektion auf Kolonieniveau: die Forscher wählten alle Roboter aus, die in den 20 Prozent der am besten abschneidenden "Dörfer" wohnten. In diesem Fall konnten also auch unterdurchschnittlich abschneidende Roboter ihre Gene weitergeben - solange sie das Abschneiden ihres Dorfes nicht zu sehr behindert hatten. Interessanterweise schnitten derart neu zusammengestellte Gruppen in der weiteren Entwicklung besser ab als Gemeinden aus lauter Elite-Wesen. Und das insbesondere, wenn sich die Wesen einander genetisch sehr ähnlich waren.

Kommunikation spielte hier jedoch noch keine Rolle - die Roboter waren, wie gesagt, stumm. Im nächsten Schritt bekamen sie jedoch eine simple Sprache: Sie erhielten die Fähigkeit, blau zu leuchten. Was die virtuellen Jäger und Sammler mit dieser Sprache anstellten, blieb ihnen selbst überlassen. Interessanterweise entwickelten sich zwei verschiedene Kommunikationssysteme: Manche Gemeinschaften warnten sich mit blauem Licht vor den Giftquellen, andere machten sich mit Lichtzeichen auf die Nahrungsquelle aufmerksam.

Nun ist es für den einzelnen Roboter womöglich gar keine gute Idee, die Konkurrenz auf neu gefundenes Essen aufmerksam zu machen - er bekommt dann selbst weniger ab und handelt sich so einen evolutionären Nachteil ein. Trotzdem schnitten im Test diejenigen Dörfer am besten ab, deren Bewohner sich miteinander austauschten. Die Vorteile für die Gruppe kompensierten die Nachteile für den einzelnen. Das galt ganz besonders, wenn die einzelnen Individuen in hohem Grade genetisch miteinander verwandt waren.

In Communities aus lauter Fremden etablierte sich Kommunikation hingegen nicht so erfolgreich, ganz besonders, wenn die genetische Auswahl auf individuellem Niveau stattfand. In diesem Fall entwickelten die Roboter sogar täuschende Signale - sie strahlten Licht aus, wenn sie sich besonders weit ab von Nahrung befanden. Die Forscher vermuten, dass das auf die genetische Frühzeit dieser Wesen zurückgeht, als sie Licht noch per Zufall abgaben - damals war dann eine höhere Häufigkeit blauer Lichter ein Zeichen für eine Gruppe von Robotern an einer Nahrungsquelle. Um davon bewusst abzulenken, könnten die Roboter später ihre Täuschungssignale erfunden haben.

Für die gesamte Kolonie bedeuteten derartige Strategien allerdings nichts Gutes: Die sich beschwindelnden Roboter schnitten evolutionär kaum besser ab als ihre stummen Kollegen. Was für alle anderen Arten der Kommunikation nicht gilt: miteinander sprechende Gemeinschaften zeigten ansonsten stets bessere Ergebnisse als stumme - ein Indiz, warum die Sprache für soziale Lebewesen so ein wichtiges Instrument ist. Am Ende des Experiments bauten die Forscher die virtuell entwickelten Gene zum Test auch noch in eine Gruppe realer Roboter ein, nach deren Vorbild die virtuellen Wesen entstanden waren - und diese zeigten prompt das in der Simulation ermittelte Verhalten.

Wenn sich die Roboter allerdings erst einmal auf ein Kommunikationssystem geeinigt hatten, erwies es sich als schwer bis unmöglich, davon wieder abzukommen und zu einer womöglich effizienteren Alternative zu wechseln. Die Forscher erklären das mit den hohen evolutionären Kosten des Wechsels - die Gemeinschaft müsste für gewisse Zeit in Anarchie verbringen.

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