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Zahnbürsten, BristleBots und die Natur der Intelligenz
Das kollektive Verhalten von Insekten ist eines der Wunder der Natur. Insbesondere viele Termitenarten bündeln ihre Kräfte, um die außergewöhnlichsten Hügel zu schaffen – komplexe Strukturen mit miteinander verbundenen Tunneln und Höhlen, die sich unter der Erde über viele Dutzend Meter erstrecken können.
Wie sie dieses Verhalten organisieren, ist eines der großen Geheimnisse der modernen Wissenschaft. Verschiedene Theorien gehen davon aus, dass das Verhalten aus der Art und Weise resultiert, wie Insekten miteinander kommunizieren oder sogar aus einer Art sozialer Intelligenz.
Heute geben Luca Giomi und seine Freunde von der Harvard University in Cambridge einen Hinweis darauf, dass die Antwort viel einfacher und sogar deutlich seltsamer sein könnte. Sie sagen, dass komplexes kollektives Verhalten aus der Mechanik der Bewegung durch eine Umgebung entsteht. Mit anderen Worten, es sind keine besonderen Kommunikations-, Sozialregeln oder Gruppenintelligenz erforderlich.
Diese Jungs machen ihre Entdeckung mit BristleBots, einfachen Automaten, die aus einem Zahnbürstenkopf und einem Handy-Vibratormotor bestehen. Legen Sie ein paar davon in ein kreisförmiges Gehäuse und sie wandern zufällig herum.
Aber als Giomi und Co die Zahl der BristleBots erhöhten, begannen sie, sich selbst in Dinge wie wirbelnde Schwärme zu organisieren. Der Übergang von der Unordnung zur Ordnung wird nur ausgelöst, wenn die Dichte einen bestimmten Schwellenwert erreicht. Sie haben ein Video von ihrem Experiment gepostet Hier .
Giomi simuliert und reproduziert das gleiche Verhalten mithilfe eines Computermodells ihrer BristleBots.
Natürlich steckt hinter dieser Situation wesentlich mehr als die zufällige Bewegung dummer Automaten. Die BristleBots sind in der Lage, Aspekte ihrer Umgebung zu erkennen und darauf zu reagieren, indem sie die Richtung ändern, wenn sie von den eingrenzenden Wänden und voneinander abprallen.
Dieser Faktor – die Fähigkeit, auf einfachste Weise mit der Umgebung und anderen BristleBots zu interagieren – führt zu dem selbstorganisierten Verhalten.
Die Idee, dass die Interaktion zwischen sich bewegenden Objekten und ihrer Umgebung zu einem intelligenten Verhalten führen kann, ist keineswegs neu. Ein interessantes Beispiel ist a scheinbar intelligenter Ölklumpen, der sich seinen Weg durch ein Labyrinth bahnen kann .
Diese Intelligenz ist lediglich eine Illusion. Der Trick dabei ist zu erkennen, dass die Lösung des Labyrinths in seiner Struktur kodiert ist. Durch das Platzieren einer Chemikalie in der Mitte des Labyrinths wird ein chemischer Gradient erzeugt, dem der Klecks durch eine einfache chemische Reaktion folgt.
Der wichtige Punkt ist jedoch, dass dieser Mechanismus es dem Blob ermöglicht, die Lösung aus seiner Umgebung zu extrahieren.
Im Moment sind das Verhalten von BristleBot und die Umgebung, in der sie eingeschlossen sind, relativ einfach. Es ist jedoch nicht schwer vorstellbar, dass die Bristlebots ein intelligenteres Verhalten zeigen, indem sie in komplexeren Umgebungen miteinander interagieren.
Eine interessante Frage ist, ob es Regeln gibt, die die Arten von kollektivem Verhalten regeln, die auftauchen; ob neu auftretendes Verhalten reproduzierbar manipuliert werden kann.
Wäre es beispielsweise möglich, eine Umgebung zu schaffen, in der BristleBots am Ende eine stadtähnliche Struktur mit miteinander verbundenen Tunneln und Kavernen bauen? Termiten tun dies, damit es nicht außerhalb des Möglichen liegt, dass ein Schwarm von Bristlebots in einer geeigneten Umgebung Sand oder Legosteine auf eine Weise herumschiebt, die eine Termitenhügel-ähnliche Struktur bildet.
Im Zentrum all dessen steht die grundlegende Frage nach dem Wesen der Intelligenz selbst. Wir Menschen halten uns für intelligente Wesen, aber wie viel davon ist das Ergebnis einfacher Interaktionen mit der Umgebung, in der wir uns befinden.
Die Botschaft von Termiten, Ölklecksen und BristleBots ist wahrscheinlich viel mehr als wir denken.
Ref: arxiv.org/abs/1302.5952 : Schwärmen, Wirbeln und Stasis in sequenzierten BristleBots