Harvard-Experiment: Über 1000 Roboter agieren als selbständiger Schwarm

Forschern an der renommierten Harvard University ist das bislang größte Schwarm-Experiment mit Robotern weltweit gelungen. Die Wissenschaftler brachten insgesamt 1024 Mini-Roborter dazu, sich ohne äußeres Zutun in verschiedenen Formationen anzuordnen. Anwendung finden könnte die zu Grunde liegende Technologie künftig in der Automobilbranche oder bei Naturkatastrophen.

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Die Wissenschaftler der US-amerikanischen Elite-Uni brachten die einfachen Mini-Roboter dazu, sich nach vorgegebenen Formen selbstständig zu organisieren. Welcher der so genannten „Kilobots“ am Ende auf welcher Position eines fünfzackigen Sterns, eines Buchstabens oder einer anderen komplexen Figur stand, war dabei völlig zufällig. Die endgültige Form allein war entscheidend. Die Forscher vom Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering in Cambridge werteten ihr Experiment als großen Erfolg.

„Zuvor hatte noch niemand einen Schwarm von dieser Größe gebaut, wo alle Mitglieder zusammenarbeiten, um ein gemeinsames Ziel zu erreichen“, zitiert das Wall Street Journal den Studienleiter und Robotik-Forscher Michael Rubenstein. Es sei der erste Versuch mit über 1000 Robotern weltweit.

Die dreibeinigen „Kilobots“ mit Mikroprozessor agierten bei der Erfüllung ihrer Aufgaben fast ausschließlich autonom. Vorbild für die über Vibrationsmotoren angetriebenen Geräte sind Phänome aus der Natur, wie zum Beispiel Fisch- und Vogelschwärme oder auch Dorylus-Ameisen, die in Gruppen von 20 Millionen Tieren und mehr leben können und via chemischer Signale, Geruch und Tastsinn zusammenarbeiten. Der Teamgeist ist in ihrem genetischen Code fest verankert.

Im Fall der Roboter funktionierte das ähnlich. Auch die Harvard-Forscher gaben den Geräten eine Art von Bienenstock-Intelligenz mit. Sie entwickelten eine Formel, mit der eine große Anzahl von Robotern einander finden und miteinander kooperieren kann, ohne für jeden einzelnen Schritt eine Anweisung zu benötigen. Zu Beginn des Experiments wusste jeder von ihnen genau drei Dinge: Er konnte einer Gruppe folgen, messen, wie weit er sich fortbewegt hatte, und seine Position im Verhältnis zu den anderen Robotern erkennen. Ein einziger Befehl via Infrarot, der an alle gleichzeitig ging, setzte den Prozess schließlich in Gang.

Vier Roboter spannten dann ein Koordinatensystem auf. Die übrigen erhielten ein 2D-Bild und begannen darauf hin, sich zu formieren und sogar eigenständig Fehler zu korrigieren, beschreibt die Universität den Start des Versuchs. Die Koordination erfolgte dabei über die angebrachten Sensoren und entsprechende Algorithmen, die sie in ein Verhältnis zu ihren umgebenden Robotern setzten.

Eines Tages könnten die Technologie in den nur 14 US-Dollar teuren Robotern vielerlei Einsatzgebiete abdecken. Denkbar wäre ihre Hilfe etwa im Zuge einer Öl-Pest, bei Tiefsee-Unternehmungen, bei militärischen Überwachungen, der Erforschung von Planeten oder in der Auto-Industrie – Stichwort fahrerlose Fortbewegung. Die Entwicklung der Geräte scheint zudem noch nicht abgeschlossen. Die Wissenschaftler denken bereits weiter. Was wäre, wenn sich ein Roboter autonom verändern und selbstständig Räder oder ähnliches anfügen könnte, je nach Umgebung. In der Theorie gibt es Rubinstein zufolge keine Begrenzung für die Größe, den Umfang oder die Komplexität eines solchen Roboterschwarms. Nach Angaben des Wissenschaftlers könnte man sie durchaus anweisen, andere Roboter zu bauen.

Mini-Roboter können schon jetzt nach der Injektion in den menschlichen Körper durch die Blutbahn transportiert werden und Medizin-Equipment im Körper erstellen. Die Einzelteile werden von den Greifarmen der Roboter zusammengebaut. Die Steuerung erfolgt durch ein äußerliches Magnetfeld (mehr hier).

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