Insekten kommunizieren untereinander auf einfache Art und Weise. Diese Sprache kann von Robotern erlernt werden und dazu dienen, die Tiere zu verscheuchen. Noch funktioniert das Verfahren nur im Labor. Die Erkenntnisse aus den Versuchen wollen die Forscher nun dazu nutzen, um die Schädlinge in eine Falle zu locken. Zudem könnten eines Tages Roboter im Freiland als fliegende Vogelscheuchen eingesetzt werden.
Es ist ein groteskes Bild: Insekten und quaderförmige Roboter wuseln durcheinander und rotten sich nach einigen Minuten zusammen, als gäbe es etwas zu tuscheln. Wie es aussieht, erkennen die Käfer den Roboter, und auch umgekehrt fühlt der Roboter das Tier. Dabei sehen beide einander nicht einmal ähnlich. Man ist geneigt, das Treiben unter der Rubrik “abstruse Forschung” abzuheften, wäre da nicht der Dompteur des ungewöhnlichen Zirkus. Jean-Luis Deneubourg von der Freien Universität Brüssel beteuert: “In dieser Experimentalarena interagieren Kakerlaken und Roboter. Das können wir für die Schädlingsbekämpfung nutzen.”
Die kleinen Roboter wurden eigens für das EU-Projekt LEURRE konstruiert. Dabei ging es darum, zu zeigen, dass Tiere und Maschinen miteinander in Kontakt treten und sich wechselseitig beeinflussen können. “Insekten haben ein sehr einfaches Gehirn, dennoch verfügen sie über so etwas wie ein Kollektivverhalten”, erklärt Deneubourg. Dieses Kollektivverhalten muss nach sehr einfachen Regeln ablaufen, lautet die Schlussfolgerung.
Eines dieser Prinzipien der Kommunikation zwischen den Kakerlaken basiert auf Duftstoffen. Mit diesen so genannten Pheromonen markieren die Insekten ihren Weg und informieren sich gegenseitig über ihren Aufenthaltsort. Darüber hinaus erkennen sie jedoch interessante Futterstellen daran, dass einer ihrer Artgenossen längere Zeit dort verharrt. Bemerkt der Schwarm das Anhalten eines Tieres, so gesellt sie sich nach und nach zu diesem. “Das ist wie ein Schneeballeffekt”, erklärt Deneubourg. Neben diesem Kollektivverhalten orientieren sich die Kakerlaken jedoch auch am Licht: Sie scheuen helle Stellen und bevorzugen es modrig-dunkel.
Diese drei Prinzipien nutzten die Forscher, um einen Kakerlaken-Imitator zu bauen. “Da die Tiere schlecht sehen, war das Aussehen nebensächlich. Nur zu groß durften die Roboter nicht sein, um die Kakerlaken nicht zu erschrecken”, berichtet einer der Erfinder, der Maschinenbauer Roland Siegwart von der ETH Zürich. Die kleinen Roboter wurden mit Infrarotsensoren und einer einfachen Kamera ausgestattet, damit sie einander gegenseitig erkennen und sich zugleich von den Kakerlaken unterscheiden können. Die Sensoren registrieren auch helle sowie dunkle Regionen und erfassen Wände. Über Funk tauschen die Maschinen ihre Erkenntnisse aus. Zusätzlich wurde den Mini-Insekten ein mit Pheromonen getränktes Papier auf den Rücken geheftet, damit sie für die Kakerlaken angenehm riechen.
Mit diesen Eigenschaften ausgestattet, können die Roboter ihr Spiel mit den Kakerlaken beginnen. Deneubourg hat kleine Schirme aufgespannt, um den Tieren schattige Plätze in der Experimentalarena zu bieten. Sobald ein Roboter stehenbleibt, kriechen die anderen herbei und sammeln sich um ihn. “Es ist sehr faszinierend zu sehen, wie die Tiere die Insektenroboter als ihresgleichen akzeptieren und wie sich eine Art kollektives Wissen aufbaut”, freut sich Deneubourg. Die Kakerlaken folgen dem wartenden Roboter sogar aus dem Dunklen heraus ins Tageslicht, so stark ist seine Anziehungskraft.
Das Prinzip, “wer sich nicht rührt, ruft damit alle herbei”, funktioniert jedoch nur über einige Zentimeter, wie Deneubourg in seinen Experimenten erfahren musste. Dennoch können die Erkenntnisse dazu beitragen, die Insekten wirksamer zu bekämpfen. “Diese Idee stand hinter den Untersuchungen mit den Insektenrobotern”, untermauert Siegwart. Als Vision schwebt ihm vor, die Schädlinge mit einem Roboter wegzulocken und so an Orte zu führen, an denen sie keinen Schaden anrichten können. Beispielsweise aus der Wohnung hinaus in den Garten. “Das wäre ein sehr schonender Umgang mit störenden Insekten. Dagegen ist das Versprühen von Insektengift sehr viel gefährlicher und weniger gezielt”, meint der Maschinenbauer.
Aber Kollege Deneubourg sieht dieses Ziel in weiter Ferne. “Die Maschinen funktionieren im Labor zwar gut, aber für die Anwendung müssten sie Wände hochklettern können und vieles mehr. Da sind noch viele ungelöste technische Probleme”, entgegnet er.
In einem Folgeprojekt will Deneubourgs Team jetzt die Erkenntnisse über das Kakerlakenverhalten nutzen, um eine intelligente Falle zu entwickeln. Wenn sich eine Kakerlake in der Falle befindet, so die Idee, dann werden die anderen Insekten nach dem Herdenprinzip ebenfalls hineinlaufen. Wenn die Falle voll ist, sollen die Tiere getötet werden. Die Maschine muss die Insekten zählen können und soll ihnen eine dunkle angenehme Atmosphäre bieten. Dem Biologen schwebt eine Schachtel mit mehreren Etagen vor, da große Insekten gerne von ähnlich großen umgeben sind, während schmächtige Tiere sich bevorzugt zu den kleinen gesellen. Zehn bis zwanzig Zentimeter soll die intelligente Kakerlakenfalle messen.
ddp/wissenschaft.de Susanne Donner
