Für sich genommen tut eine Ameise, was sie kann: winzige Größe, keine außergewöhnliche Intelligenz und so weiter. Und doch wissen Sie es: Wenn Ameisen als Gruppe agieren, können sie erstaunliche Ergebnisse erzielen. Das weiß auch Harvard, wo Forscher Roboter entwickelt haben, die das kooperative Verhalten von Ameisen nachahmen können, um komplexe Probleme selbstständig zu lösen.
Hilfe! Sie werden uns überfallen!
Denken Sie nach, bevor Sie in Panik geraten. Auch Ameisen verlassen sich schließlich auf Algorithmen. Verhaltensalgorithmen, um genau zu sein. Tatsächlich spielt jede Ameise ihre Rolle, ohne über die spezifische Aufgabe nachzudenken, sondern folgt einer Reihe von "Instinkten", die sie zu überraschenden technischen Ergebnissen führen, wie der Schaffung unterirdischer Tunnel oder dem Bau von Brücken. Wie koordinieren Ameisen so perfekt? Sie kommunizieren über Antennen miteinander und hinterlassen Pheromone, um Informationen auszutauschen und sich zu orientieren.
Die Forschung: Phase eins
Das Harvard-Team begann seine Studie, indem es Ameisen in ein erstes kleines Experiment einbezog. Sie platzierten sie in einer Art kreisförmigem Gehege, das von einer weichen Sandwand umgeben war. Ja, ein Gefängnis, Sie haben richtig geraten.
Anfangs bewegten sich die Ameisen willkürlich, aber bald begannen einige von ihnen, sich an vereinzelten Stellen in die Wände zu graben: dann plötzlich die Magie. Ein totaler strategischer Wechsel.
Ameisen haben begonnen, in bestimmten Bereichen mehr zu interagieren. Mit anderen Worten, sie haben begonnen, sich an genau diesen Orten des „Informationsaustauschs“ zu versammeln. Dies führte sie dann dazu, an einem bestimmten Punkt zusammenzuarbeiten und einen größeren Tunnel zu graben, aus dem sie "entkamen". Zusammenarbeit, Arbeitsorganisation, Ziel erreicht. Okay, da Biomimetik hat uns etwas Neues beizubringen.
Phase zwei: Die Rants, Roboterameisen, werden geboren
Aus der Beobachtung des ersten Experiments haben die Forscher begonnen, Elemente für die Konstruktion mathematischer Modelle zu gewinnen, die das Verhalten der Ameisen beschreiben. Und aus den Modellen bauten sie die Rants, Roboter-"Ameisen" mit dem Verhalten der echten.
Um miteinander zu kommunizieren, gaben die Rants keine chemischen Pheromone ab, sondern hinterließen helle Felder oder "Photomononen", die heller wurden, als die Roboter vorbeikamen.
Die Rants wurden so programmiert, dass sie drei einfache Regeln befolgen: Folgen Sie zunächst dem Gradienten des photochromen Felds. Zweitens: Vermeiden Sie andere Roboter, bei denen die Felddichte hoch war. Drittens, hebe Hindernisse auf, wo die Dichte hoch war, und verschiebe sie in Bereiche mit geringer Dichte.
Ergebnis? Die in den Rants implementierten Regeln erlaubten ihnen, ähnlich wie Ameisen zu kooperieren. Als auch sie „ins Gefängnis“ gesteckt wurden, erkannten die Roboter schnell, dass der beste Fluchtweg darin bestand, zusammenzuarbeiten und sich auf einen einzigen Fluchtpunkt zu konzentrieren.
Überzeugen Sie sich selbst.
Roboterameisen, wozu können sie führen?
Stellen Sie sich vor, Sie hätten eine Armee einfacher, aber fleißiger Roboter, die in der Lage sind, komplexe Aufgaben perfekt synchron zu erledigen – genau wie ein Ameisenschwarm. Folgendes könnte dank dieser neuen Technik möglich werden.
Das Harvard-Team, das die Studie verfasst hat, argumentiert, dass diese Methode in größerem Maßstab eingesetzt werden könnte und Hunderte von Robotern für verschiedene Zwecke einbeziehen würde. Darüber hinaus würde ein solches System es ermöglichen, einen Auftrag auch bei Fehlfunktionen einiger Roboter abzuschließen.
„Wir haben gezeigt, wie kooperatives Arbeiten von einfachen Verhaltensregeln ausgehen kann. Mit einer solchen Methode lassen sich auch sehr komplexe Probleme wie Bauen, Suchen, Retten und Verteidigen lösen“, sagt er. S. Ganga Prasath, Co-Autor der Studie.
Die Forschung wurde in der Zeitschrift eLife veröffentlicht, Ich verlinke es dir hier. Und achten Sie darauf, dass keine Krümel herumliegen.
