Roboterbabies

Eine Maschine pflanzt sich fort

Es ist der Traum aller Roboter-Schöpfer: eine Maschine, die sich selbst reproduziert. Das Modell, das US-Wissenschaftler in der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsjournals Nature vorstellen, besteht aus Würfeln. Das vorgestellte Prinzip ist sehr primitiv, nicht mehr als ein praktisch funktionierendes Konzept, aber die Forscher sehen darin einen weiteren Beweis, dass künftig Maschinen unter für den Menschen existenziell gefährdenden Bedingungen sich selbst reparieren oder neu herstellen könnten.

In der Biologie ist Selbstreproduktion ein alltäglicher Vorgang. Alles, was kreucht und fleucht, pflanzt sich fort und der überaus komplexe Vorgang geschieht problemlos aus dem Prinzip des Lebens heraus. Zumindest scheint die Fähigkeit zur Reproduktion eines der herausragenden Merkmale des Lebens zu sein (Grundprinzipien des Lebens). Menschen tun es, Bakterien tun es und auch für Pflanzen ist es selbstverständlich.

Aber die dafür notwendigen Vorgänge künstlich nachzubauen, erweist sich seit Jahren als ein schwieriges Unterfangen. In der Welt der Nanotechnologie sind sich selbst replizierende Roboter eine theoretische Möglichkeit, die heiß diskutiert wird (Überwachungsunion Europa - Teil II). In der Welt der Mechanik gelang das Unterfangen bislang nur im Bereich der Zweidimensionalität (Die Anfänge – ein wenig Archäologie und An Autonomous Self-Replicating Robotic System).

Modell des Grundbausteins des sich selbst replizierenden Roboters, ein diagonal durchschnittener Würfel, der sich mithilfe des in der rechten Illustration gezeigten Motors um die eigene Achse drehen kann (Bild: Cornell University)

Der alte Traum der Entwickler künstlicher Intelligenz ist jetzt seiner Realisierung einen Schritt näher gerückt. Victor Zykov, Efstathios Mytilinaios, Bryant Adams und Hod Lipson von der Cornell University) haben nun den Prototypen eines sich fortpflanzenden Roboters geschaffen. Er besteht aus Würfeln, die eine Kantenlänge von rund 10 cm haben und über Elektromagneten miteinander verbunden werden. Jeder Kubus verfügt über einen eigenen Motor, mit dem er seine zwei Bestandteile über die Diagonale drehen kann. Zu einem Turm verbunden, beginnen sie sich zu bewegen und durch ein vorprogrammiertes Computerprogramm zu reproduzieren. Verschiedene Bewegungen sind durch diese Anordnung möglich, unter anderem eine Beugung um neunzig Grad, um einen bzw. mehrere zusätzliche Würfel einzubinden. Der Vorgang einer Fortpflanzung, sprich Schaffung eines exakten Duplikats, dauert nur wenige Minuten (Video des Duplizierens).

Sequenz mit Fotografien über einen Zeitraum von 2,5 Minuten, die verdeutlicht, wie der Roboter ohne menschliche Intervention agiert und sich vervielfältigt. (Bilder: Cornell University)

Die Forscher nennen ihre Bauteile „Molecubes“ und noch muss der Roboter sowohl mit neuen Elementen wie mit Strom über Kontaktstellen auf dem Tisch der Versuchsanordnung „gefüttert“ werden und das alles ist nur unter Laboratoriumsbedingungen möglich (Self replication). Dennoch sind die Wissenschaftler um Zykov zuversichtlich, mit ihrem Experiment bewiesen zu haben, dass Fortpflanzung nicht allein biologischen Systemen vorbehalten ist. Sie schreiben: „Auch wenn die Maschinen, die wir geschaffen haben, im Vergleich mit biologischer Selbstreproduktion noch sehr einfach sind, verdeutlichen sie dennoch, dass mechanische Selbstreproduktion möglich ist...“ Immerhin kann die Maschine eine eigene, identische Kopie von sich selbst herstellen.

In ihrem Aufsatz diskutiert das Team auch den bisher nicht eindeutig definierten Begriff der Selbstreplizierung. Hod Lipson präzisiert: „Es ist nicht nur eine binäre Eigenschaft – ob etwas sich selbst repliziert oder nicht, es ist vielmehr ein Kontinuum.“ Sich wirklich fortpflanzende Systeme tun das nicht nur einmal, sondern prinzipiell endlos.

Mögliche Anwendungen für ihren sehr einfachen Roboter bzw. die weiterentwickelten Formen dieses Prinzips sehen die Forscher im Bereich der Raumfahrt oder anderer für den Menschen problematischer Umgebungen. Könnten Roboter, die in Zukunft z.B. den Mars oder die Hohlräume eingestürzter Häuser nach Erbeben erkunden, sich selbst reparieren oder kopieren, könnte das eine enorme Chance sein, länger überlebende Modelle zu designen, die neue Teile oder sogar ihren gesamten Aufbau selbst kopieren. (Andrea Naica-Loebell)