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Autonomes Schwarmverhalten

Schwarm aus 1000 Robotern formt Figuren

Wissenschaftler haben 1000 Miniroboter dazu gebracht, sich zu unterschiedlichen Figuren zu arrangieren - ohne dass es dazu einer zentralen Programmierung bedurfte.
Massenweise Kilobots

Es ist die bislang größte Demonstration von autonomem Schwarmverhalten: Exakt 1024 so genannte Kilobots haben Forscher zum Figurenlaufen antreten lassen. Die etwa münzgroßen Roboter finden sich ohne äußeres Zutun auf dem Spielfeld zu einer von drei Figuren zusammen, einem Stern, dem Buchstaben K oder einem Schraubenschlüssel.

Dazu hat das Team um Michael Rubenstein von der Harvard University in Cambridge den etwa 15 Euro teuren Robotern, die sich mit Hilfe vibrierender Beinchen fortbewegen, die entsprechende Programmierung beigegeben. Sie umfasst einen Satz von Regeln und ein Abbild der zu erreichenden Form. Keiner der Roboter hat jedoch Informationen über die aktuelle Gestalt des Schwarms oder seine absolute Position in der Arena.

Massenweise Kilobots
Massenweise Kilobots | Kilobots sind eine Eigenentwicklung der Harvard-Forscher zum Test großer Roboterschwärme. Sie bestehen aus einfachen, günstigen Komponenten und kommunizieren über Lichtsignale.

Stattdessen übernehmen zunächst vier Roboter die Rolle von "Keimen" für die Figur. Sie bilden den Ursprung eines Koordinatensystems. Über Infrarotlichtsignale, mit denen jeder Kilobot mit seinen Nachbarn kommuniziert, verbreitet sich dieses Koordinatensystem schließlich durch den ganzen Schwarm und veranlasst dessen Mitglieder, sich bei Bedarf umzugruppieren. Das Verhalten des Gesamtsystems ist dabei unempfindlich gegenüber Ausfällen einzelner Mitglieder, auch Kollisionen und Verschiebungen im Gedränge werden toleriert.

Bis die langsamen Kilobots die gewünschte Stellung einnehmen, dauert es allerdings seine Zeit: Rund zwölf Stunden benötigten sie in den Experimenten der Forscher. Ihre Studie soll nach eigenen Angaben die Möglichkeiten auszuloten, die Schwarmverhalten bei Robotern bietet. Laut Rubenstein könnten eines Tages sandkorngroße Roboter eine Art "programmierbare Materie" bilden und sich beispielsweise auf Kommando zu nützlichen Strukturen oder Werkzeugen zusammenfinden – ähnlich wie bestimmte Ameisen, die bei Bedarf aus ihren Körpern Brücken oder Flöße bilden.

Ein Schwarm aus 1024 Robotern
34. KW 2014

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 34. KW 2014

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