Von der kollektiven Weisheit in Roboterschwärmen

Prof. Dr.-Ing. Sanaz Mostaghim von der Fakultät für Informatik der Universität Magdeburg erforscht das kollektive Verhalten mehrerer kleiner autonom fliegender Roboter mit einfacher Ausrüstung. Foto: Stefan Berger, Universität Magdeburg

Informatiker der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg wollen Roboterschwärme mit künstlicher Intelligenz entwickeln, die sozial und autonom Entscheidungen treffen können. Die Kleinstroboter sollen künftig ohne externe Positionierung oder Führung autark agierend Gelände und Gebäude in Echtzeit überwachen und sich dynamisch der Umgebung anpassen können. Mögliche Anwendungen für diese Roboterschwärme wären der Einsatz beim Hochwasserschutz, bei Flugzeugkatastrophen in unerreichbarem Gelände, bei Erdbeben oder Reaktorunfällen. Die Roboterschwärme wären in der Lage, wie ein soziales Wesen Entscheidungen in Echtzeit zu treffen und sich den lokalen Gegebenheiten und Umständen dynamisch anzupassen. Als Dach dieser zukunftsträchtigen Forschung an der Universität Magdeburg fungiert das soeben gegründete Institut für Intelligente Kooperative Systeme an der Fakultät für Informatik.
„Unser Forschungsziel ist ehrgeizig“, so die Informatikerin Prof. Dr.-Ing. Sanaz Mostaghim anlässlich des Besuches von Staatssekretär Marko Tullner aus dem Wissenschaftsministerium des Landes Sachsen-Anhalt Ende Februar im SwarmLab der Universität. „Wir wollen zuverlässige, robuste und fehlerfrei agierende intelligente Roboter, ausgestattet mit einer Art kollektiven Weisheit. Wir erforschen darum das kollektive Verhalten mehrerer kleiner autonom fliegender Roboter mit einfacher Ausrüstung: kein GPS, keine Fernsteuerung und keine externe Positionierung. Nur die lokale Kommunikation innerhalb der unmittelbaren Umgebung durch Sensoren ist erlaubt.“

Die Schwarmintelligenzforscherin und ihr Team übertragen dafür in der Natur beobachtbare Vorgehensweisen auf Prozesse der Informationsverarbeitung. „Das Faszinierende an natürlichen Schwarmintelligenzen ist, dass die einzelne Ameise oder Wildgans überhaupt nicht das große Ganze kennt und sich doch durch Signale und Impulse intelligent verhält. Diese Tierschwärme sind extrem zuverlässig und belastbar und bleiben auch stabil, wenn einzelne Individuen ausscheren.“
Die Herausforderung bei der Entwicklung künstlich intelligenter Roboter sei es deshalb auch, die Interaktionen des Roboterschwarmes kontrollieren und steuern zu können.

200 Besucher der Langen Nacht der Wissenschaft 2015 konnten erfahren, was es heißt, als Teil eines großen Ganzen schwarmintelligent zu sein und sich nach Farben und Formen zu organisieren. Foto: Stefan Berger, Universität Magdeburg

Prof. Mostaghim und ihr Team hoffen, schon in naher Zukunft einen Schwarm von fliegenden Robotern innerhalb eines geschlossenen Raumes zuverlässig einzusetzen. Derzeit erforschen sie, wie die Umgebung das Verhalten der Roboter beeinflusst. Parallel dazu arbeiten sie daran, die Batteriekapazität der Roboter zu erhöhen und die Sensorik zu verbessern.

Das Institut für Intelligente Kooperative Systeme IKS entstand zu Beginn des Jahres 2016 durch die Fusion des Instituts für Verteilte Systeme und des Instituts für Wissens- und Sprachverarbeitung der Fakultät für Informatik. Es beherbergt alle Professuren in den Bereichen intelligente und kooperierende Systeme. „Damit trägt es der Tatsache Rechnung, dass die Erforschung und Entwicklung intelligenter kooperativer Systeme praktisch immer eine interdisziplinäre Herangehensweise erfordert: Schwarmtheorien, mathematische Berechnungen, Softwareentwicklung, Programmierung und nicht zuletzt die Konstruktion der Roboter können nur in enger Zusammenarbeit der Bereiche erfolgen“, so der Prodekan der Fakultät für Informatik, Prof. Dr.-Ing. Gunter Saake. „Genau diese Kompetenzen wird das neue Institut zielgerichtet bündeln.“

Quelle
Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg