Sie bauen Türme, Pyramiden und Treppen ganz ohne Bauplan oder zentrale Steuerung: US-Forscher haben autonome Miniroboter entwickelt, die nach dem Termitenprinzip selbst komplexe Bauten errichten können. Eine Handvoll einfacher Regeln reichen, um den Schwarm der Roboter selbstständig und robust agieren zu lassen. Solche Schwärme von Konstruktions-Robotern könnten künftig überall dort eingesetzt werden, wo es gefährlich oder unwegsam ist, erklären die Forscher im Fachmagazin „Science“.
Wenn es darum geht, ein Gebäude oder sonstiges komplexes Gebilde zu konstruieren, ist der Ablauf in der Regel bis ins Letzte geplant: „Normalerweise hat man einen Konstruktionsplan und der Vorarbeiter geht hinaus, weist seine Mannschaft an und überwacht, dass sie diesen Plan auch genau ausführen“, erklärt Erstautor Justin Werfel vom Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering der Harvard University in Cambridge. Das aber läuft im Insektenstaat ganz anders: „Da gibt die Königin keine detaillierten Instruktionen und keine Termite weiß, was die andere tut oder wie der Stand des Gesamtbauwerks ist.“
Stattdessen definieren Umweltinformationen, simple Signale zwischen den Mitarbeitern und ein paar Grundregeln, wo die Tiere einen Baumaterial-Klumpen absetzen. Der Fachbegriff für dieses Konzept heißt Stigmergie. Jede Termite bekommt mit, wie sich ihre Umwelt durch die Handlungen ihrer Artgenossen ändert und reagiert auf diese Signale. Einzeltiere tragen beispielsweise Partikel feuchten Erdreichs herbei, versehen es mit Duftstoffen und platzieren es an der Baustelle. Durch diese Pheromone werden wiederum andere Arbeiter angezogen und so bilden sich Hotspots der Bauaktivität. Dies führt allmählich dazu, dass Kamine, Bögen, Tunnel und Kammern entstehen.
Nur eine Handvoll einfacher Regeln
Dieses Prinzip haben sich nun Werfel und seine Kollegen als Vorbild genommen, um eine Schar kleiner Konstruktions-Roboter zu entwickeln, die nicht zentral gesteuert werden, sondern auf Basis der Schwarmintelligenz agieren. „Die Herausforderung war es, Roboter zu bauen, die ähnlich wie diese Tiere arbeiten, aber bauen, was Menschen wollen“, so der Forscher. Die einzelnen Roboter können dabei simpel gestrickt sein – das intelligente Verhalten entsteht aus der Gruppendynamik.
