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Von Bienen, Pinguinen und selbstfahrenden Autos

Von Bienen, Pinguinen und selbstfahrenden Autos

Die Natur hat uns viel zu lehren. Bei der Suche nach innovativen Lösungen für autonome Fahrsysteme lassen sich die Forscher zunehmend von ihr inspirieren. Nach ihrem Vorbild sollen Verkehrssysteme und Fahrzeuge untereinander miteinander kommunizieren. Vorbilder finden wir bei Schwarmtieren wie Bienen, Ameisen oder Pinguinen.

Schwarmintelligenz

Schwarmintelligenz folgt tendenziell einfachen Regeln: Obwohl es keine zentrale Kontrollstruktur gibt, die das Verhalten der einzelnen Einheiten bestimmt, entwickelt sich eine Ordnung zwischen den Individuen. Lokale und zufällige Interaktionen zwischen Individuen führen tendenziell zur Entstehung eines scheinbar "intelligenten" Verhaltens der Gemeinschaft. In der Natur gibt es dafür viele Beispiele wie Ameisenkolonien oder Schwärme von Bienen.

Betrachten wir nur einen Bienenschwarm: Jedes Jahr entsendet der Schwarm einige Späher auf die Suche nach einem neuen Nistplatz. Hunderte und Aberhunderte von Entdeckern werden auf eine mehr als 70 Kilometer lange Reise geschickt, bei ihrer Rückkehr werden Bewertungen der verschiedenen Umgebungen vorgenommen. Danach beginnen 400 bis 600 Bienen zu tanzen, um ihre Informationen zu vermitteln. Danach wird eine Entscheidung getroffen.

Ein Professor der Cornell University in New York entdeckte, dass Bienen in mehr als 80 Prozent der Fälle den idealen Ort wählen.

Das Faszinierende ist, dass keine einzelne Biene diese Entscheidung treffen konnte.

Die Großzügigkeit der Bienen

Bienen sind wahrscheinlich die intelligentesten Insekten der Welt und eine endlose Quelle für Ideen für unsere Technologien. Sie sind in der Lage, sich an viele verschiedene Orte zu erinnern, darunter ihren heimischen Bienenstock oder ihre etlichen Nahrungsquellen. Dabei überwinden sie enorme Entfernungen und bewegen sich zwischen diesen verschiedenen Orten trotz allem mit erstaunlicher Präzision.

Individuell sind Bienen nicht sehr intelligent. Ihr Gehirn ist winzig im Vergleich zu anderen Tieren oder Menschen. Im Schwarm treffen sie jedoch Entscheidungen, handeln zum Wohle der Gemeinschaft und lösen komplexe Probleme. Über den Informationsaustausch hinaus können sie außerdem ihre Energie teilen.

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Das Tesla Supercharger-Netzwerk boomt. Es wäre schön, es in Zukunft nicht selbst anfahren zu müssen. / © AndroidPIT

Nehmen wir also an, eine Biene kehrt nach einer erfolglosen Erkundungsreise mit leeren Händen in den Bienenstock zurück, ist müde von der Reise und hat Hunger. Dann muss sie nicht erst warten oder sich gar hinten anstellen, um einen Tropfen kostbaren Honigs zu bekommen. Nein, sie muss sich bloß einer anderen Biene mit vollem Magen nähern und um Nahrung bitten. Denn der Schwarm hat eine Art gemeinsame Energiereserve. Anstelle eines großen, zentralen Lebensmittelbehälters gibt es Tausende kleine und mobile Lebensmittelspender.

Inspiriert von diesem System wäre es möglich, das Ladenetz von Elektro- und autonomen Autos zu verbessern. Solltet Ihr also einmal unverhofft eine lange Reise mit dem Elektroauto machen müssen, die über die Reichweite Eures Fahrzeugs hinaus geht, könntet Ihr nach dem Modell der Bienen Ladung von anderen Fahrzeugen mitnutzen. Lästiges Anhalten, Laden und Warten würde so entfallen. Und dennoch behielte jedes Fahrzeug genügend Energie, damit sein Fahrer das gewünschte Ziel erreichen kann.

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Hummeln wurden offiziell in die wachsende Liste der gefährdeten Arten aufgenommen. / © phys.org

Das Thema wird vom Berliner Informatiker und Forscher Tim Landgraf in seiner Rede auf der TEDx in Vicenza im April 2018 hervorragend erklärt und in praktischen Beispielen illustriert.

Ameisen und Ampeln

Bei der Erschaffung einer künstlichen Intelligenz für das Verkehrsmanagement nehmen sich Forscher auch bei Ameisen ein Beispiel für Schwarmintelligenz. Hier schaut man sich ab, wie Individuen sich untereinander über Gefahren oder die Lage von Nahrungsquellen austauschen. Dies wird angewandt auf Car-to-Car-Kommunikationssysteme für selbstfahrende Autos.

Entsprechend ausgestattete Fahrzeuge könnten Verkehrsinformationen und Gefahren auf der Strecke in Echtzeit an andere Verkehrsteilnehmer übermitteln. Sie würden Straßen in einer Stadt gleichmäßiger belasten und Staus vermeiden. Wenn Ampeln auf Grün umschalten, würden alle Fahrzeuge gleichzeitig losfahren. In einem vollautomatisierten Szenario könnten Ampeln völlig überflüssig werden, da Autos sich gegenseitig ausweichen.

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Ameisen sind ein hervorragendes Beispiel für ein "intelligentes Fahrzeug". / © via NPR.org

Sobald alle Teilnehmer des motorisierten Straßenverkehrs automatisiert fahren, wird für sie das bisher auf Menschen ausgelegte Verkehrsleitsystem überflüssig. Vernetzte Autos entscheiden ad hoc, in welcher Reihenfolge sie eine Kreuzung überqueren, wie sie ihre Geschwindigkeiten an Gabelungen einander angleichen, wann sie auf welche Spur wechseln und dergleichen.

Und die Pinguine?

Staus an roten Ampeln oder in verstopften Straßen könnten bald der Vergangenheit angehören. Alle baulichen Maßnahmen, um Verkehrsteilnehmer vor einer Kollision miteinander zu schützen, könnten abgebaut werden und der ganze breite Platz einer Straße immer ausgenutzt werden. Systeme wie den oben gezeigten Road Zipper könnte man abschaffen. Was utopisch klingt, existiert bereits in der Tierwelt. Pinguine machen es uns vor.

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Pinguine schwimmen bei der Jagd kollisionsfrei durcheinander. / © Alexandre Voyer

Pinguine leben in großer Dichte und gehen stets gemeinsam auf Fischfang. Warum sie unter Wasser nicht ständig kollidieren, ist Teil der Forschung. Und deren Ergebnisse werden auf die kommende Generation der Car-to-Car-Communication angewandt; die Technologie wird als "Highway Routing Concierge" bezeichnet. Der Zukunftsforscher Jim Carroll erklärte dazu auf dem World Government Summit 2018 in Dubai:

"Wir müssen unseren Autos beibringen, sich in Rudeln zu bewegen und miteinander zu sprechen. Welches Tier ist gut darin, sich in Rudeln durch die Antarktis zu bewegen? Eine Automobilfirma hat den führenden Experten in Pinguinverhalten angeheuert." - Jim Carroll, World Government Summit 2018 - Dubai (Quelle)

Die Technologie kann auf Millionen von Jahren Erfahrung zurückgreifen

Die Zukunft der Elektromobilität umgibt uns bereits heute. Beim Blick in den Himmel sehen wir, wie Vogelschwärme anmutig und berührungsfrei durch die Lüfte wirbeln. Beim genaueren Blick auf den Boden erkennen wir Insektenkolonien, deren Pfaden auch wir folgen können. Dort finden wir bereits die Form von Kommunikation zwischen den Individuen, nach deren Vorbild auch unsere Vehikel Informationen und Energie austauschen könnten. In der Natur wurden diese Pfade über Millionen von Jahren ausgetreten. Wir müssen nur genau hinschauen, um sie auch zu beschreiten.

Der selbstfahrenden Revolution größtes Hindernis sind aber weder fehlende Technologien für selbstfahrende Autos noch unausgereifte Algorithmen für intelligente Verkehrsleitsysteme. Die größte Hürde ist es, den Menschen zum Teil eines Schwarmes aus Robotern zu machen. Wir müssen uns zuerst sicher sein, dass die neuen Systeme wirklich besser für uns individuell aber auch fürs Gemeinwohl sind.

Astronautin Samantha Cristoforetti appellierte dazu wie folgt an die Menschheit:

Ich nenne es gerne das Raumschiff Erde und ich möchte sagen, dass wir Teil der Crew sind: Wir sind nicht bloß Passagiere. Wir können es uns nicht leisten, zu tun, was wir wollen. Es wird nicht jemand anderes kommen und alles wieder reparieren. Wir müssen die Ärmel hochkrempeln und Verantwortung für uns selbst übernehmen.

Wie glaubt Ihr können wir unsere Technologie effizienter nutzen und funktionaler machen? Welche Phänomene in der Natur sind für Euch Quell der Inspiration? Teilt Eure Ideen in den Kommentaren!

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5 Kommentare

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  • Der Mensch hat sich schon immer an der Natur orientiert und das wird auch so bleiben. Selbst die Natur entwickelt sich weiter und wird sich entsprechend anpassen. Nur macht der Mensch alles kaputt und vernichtet sich selber.


  • Was bitte ist hier der Bezug zu Android?
    Solange jeder Hersteller sein eigenes Süppchen kocht um daraus Vorteile zu gewinnen bleibt alles das Utopie.
    Zuerst bräuchte es ein allgemeingültiges Protokoll und außerdem ein brauchbares Sicherheitskonzept um Massenkarambolagen bei Ausfall eines oder mehrerer Teilnehmer zu verhindern.
    Man sollte solche Themen auch immer bis zu Ende denken...
    Die nervigen Elektromobilitätskampagnen nerven auch nur. Lobbyismus vom Feinsten!
    Solange der Strom mit Braunkohle erzeugt wird wird die Umwelt noch mehr geschädigt als mit einem Sparsamen Diesel.
    Nur weil die Deutsche Autoindustrie echte Alternativen wie Wasserstoff verpennt hat wird hier Vermögensvernichtung auf Kosten des kleinen Mannes betrieben.
    Ach ja, da war ja auch noch der Feinstaub...
    Ist bei eAutos extrem höher. Und tödlicher.


  • Schön und gut das mit dem vollautomatisierten Fahren. Aber :
    Es werden unendliche Ressourcen benötigt, um das Individuum Mensch einzeln von A nach B zu bringen und der Autofahrspaß ist voll dahin.
    Leben ist lebensgefährlich. Die absolute Rundumversorgung verhindert das, was Menschsein - die Individualität - ausmacht.
    Besser ist jedenfalls jegliche Anstrengung für einen sicheren, breit aufgestellten ÖPNV und Fernverkehr - - - zuzüglich individuellem Fahrspaß auf optimalen Verkehrswegen.

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