Von Schwärmen lernen

16.03.04 – Wolfgang Stieler

Foto: A. Hartl/Blickwinkel

(Zusammenfassung aus Technology Review Nr. 4/2004)

Nur gemeinsam sind sie schlau: Die blinden Termiten bauen bis zu sieben Metern hohe Hügel mit mehreren Stockwerken, Ameisenkolonien finden den kürzesten Weg zu ihrem Futter, und Bienen können im Kollektiv sogar die Temperatur ihrer Brutkammer regeln. Obwohl die Individuen nur äusserst beschränkte Fähigkeiten haben, können Insektenschwärme komplizierte Probleme lösen. Schwarmintelligenz kommt ohne zentrale Steuerinstanz aus: Sie basiert auf Selbstorganisation.

Mathematiker und Informatiker versuchen von Insektenschwärmen zu lernen, wie aus einfachen, lokalen Regeln komplexe, sogenannte emergente Systeme entstehen. Die Forscher simulieren das Schwarmverhalten in Software-Modellen. Virtuelle Schwärme könnten in Zukunft das Routing in Computernetzwerken, aber auch Sensoren oder mobile Roboter oder Militärfahrzeuge steuern. Forscher simulieren beispielsweise das Kooperationsverhalten von Ameisen. Wenn Ameisen nach Futter suchen, markieren sie ihren Weg mit Pheromonen, chemischen Duftstoffen, die andere Ameisen anlocken. Je kürzer die Strecke, desto intensiver ist die Markierung. Auf diese Weise kommt es zu einer positiven Rückkoppelung: Mit der Zeit folgen immer mehr Ameisen dem Duftpfad.

Software-Entwickler wenden das Prinzip bereits auf das Routing-Problem in Netzwerken an. Mit Schwarm-Software lässt sich etwa auch das Layout von Computerchips optimieren. Grosse Hoffnungen auf das Insekten-Vorbild setzt auch die Robotik-Gemeinde, um ihre Systeme ausfallssicher und fehlertoleranter zu machen. Mobile Roboter-Schwärme könnten beispielsweise für die Suche nach Landminen eingesetzt werden.