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.
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Denken Sie darüber nach, bevor Sie in Panik geraten. Schließlich basieren auch Ameisen auf Algorithmen. Verhaltensalgorithmen, um genau zu sein. Tatsächlich erfüllt jede Ameise ihre Rolle, ohne über die konkrete Aufgabe nachzudenken, sondern folgt einer Reihe von „Instinkten“, die sie zu überraschenden technischen Ergebnissen führen, wie zum Beispiel der Schaffung von unterirdischen Tunneln oder dem Bau von Brücken. Wie koordinieren sich Ameisen so perfekt? Sie kommunizieren über Antennen miteinander und hinterlassen Pheromonspuren, 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.
Die Ameisen begannen, in bestimmten Bereichen stärker zu interagieren. Mit anderen Worten: Sie begannen, sich an diesen spezifischen Orten des „Informationsaustauschs“ zu treffen. Dies führte dann dazu, dass sie an einem bestimmten Punkt zusammenarbeiteten und einen größeren Tunnel gruben, 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 begannen die Forscher, Elemente für die Erstellung mathematischer Modelle zu gewinnen, die das Verhalten der Ameisen beschreiben. Und aus den Modellen gingen sie dazu über, RAnts zu bauen, robotische „Ameisen“, die sich wie echte Ameisen verhalten.
Um miteinander zu kommunizieren, strahlten die RAnts keine chemischen Pheromone aus, sondern hinterließen Lichtfelder oder „Photoromone“, 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 RAnts implementierten Regeln ermöglichten es ihnen, ähnlich wie Ameisen zu kooperieren. Als sie ebenfalls „ins Gefängnis“ kamen, erkannten die Roboter schnell, dass der beste Weg zur Flucht darin bestand, sich gemeinsam 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 selbst sehr komplexe Probleme wie Bau, Suche, Rettung und Verteidigung 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.
