Primitiv, aber im Schwarm clever
Rubinstein und seine Kollegen sind daher einen anderen Weg gegangen: Sie produzierten extrem primitive, kleine Roboter, diese aber gleich in mehr als tausendfacher Stückzahl. Jeder einzelne dieser nur gut zwei Zentimeter kleinen “Kilobots” besitzt nicht einmal Räder, sondern bewegt sich durch einen kleinen Vibrationsmotor auf drei dünnen Stelzen fort. Informationen über seine Umgebung erhält er nur über einen Infrarotsensor, der ihm die Anwesenheit von Artgenossen in der unmittelbaren Umgebung verrät. Jeder Kilobot wird durch einen Algorithmus geleitet, der im Prinzip nur drei Verhaltensanweisungen enthält: Bewege dich am Rand einer Gruppe entlang, halte dich möglichst eng an deine Artgenossen und bestimmte deine relative Position im Verhältnis zu den anderen. Zusätzlich liefert der Algorithmus die Information über die Form, die der Bot-Schwarm annehmen soll, und deren Position.
Der Selbstorganisationsprozess beginnt mit vier “Saat”-Robotern, die an den Rand der ungeordneten Robotergruppe gesetzt werden. Diese unbeweglichen Kilobots dienen als Startpunkt und Referenzort für einen Ecke der Zielform. Der Rest geschieht nun ganz von allein: Nach und nach gleiten immer mehr Kilobots am Rand der Gruppe entlang zu den Saatrobotern und bleiben stehen, wenn sie eine Position erreichen, die innerhalb der Zielform liegt. Durch diesen allmählichen Organisationprozess bilden die 1024 Kilobots innerhalb von zwölf Stunden die gewünschte Form – beispielsweise den Buchstaben “K” oder einen fünfzackigen Stern. “In allen Experimenten entstanden die gewünschten Formen ohne menschliche Intervention”, betonen die Forscher. Selbst das Austauschen von Batterien oder eine Reprogrammierung waren nicht nötig.
Das kollektive Verhalten dieses Bot-Schwarms sei demnach bemerkenswert robust, so Rubinstein und seine Kollegen. Selbst wenn einzelne Roboter sich verirren, stecken bleiben oder kurzfristig aus der Bahn geraten, stoppt dies den Selbstorganisationsprozess nicht. Nach Ansicht der Forscher bilden Tests mit solchen kleinen, in Massenanfertigung produzierten Robotern einen wichtigen Schritt hin zur Schaffung noch größerer, intelligenterer Schwarmsysteme. “Wir werden künftig immer häufiger größere Gruppen von zusammenarbeitenden Robotern erleben – ob es sich um Hunderte handelt, die bei Umweltsanierungen oder Katastrophen helfen oder um Millionen von selbststeuernden Autos auf unseren Straßen”, so Nagpal. Zu verstehen, wie sich solche Systeme robust und sicher steuern lassen, werde daher immer wichtiger.
