Digitale Hormone für flexible Roboter

Am Information Sciences Institute der University of Southern California haben Wissenschaftler kleine und einfache Roboter entwickelt, die autonom agieren, aber sich auch zu einem größeren Roboter zusammenfügen können. Gesteuert werden sollen die Module dieser ConRos (Configurable Robots) als verteiltes System, bei dem es keine zentrale Steuerungseinheit gibt, weil ansonsten die dezentrale Konfiguration und die gewünschte topologische Dynamik nicht realisiert werden kann.

Behnam Salemi, Wei-Min Shen und Peter Will haben zu diesem Zweck eine in Analogie zu Hormonen gedachte Steuerung entwickelt. Ein verteilter Steuerungsalgorithmus, der CELL genannt wird, soll dabei Gangarten und andere Rekonfigurationsaktionen auswählen, synchronisieren und ausführen. Dabei muss der Algorithmus nicht auf übergreifendes Wissen zurückgreifen: "Dieser Algorithmus ist", wie die Wissenschaftler schreiben, "ausreichend flexibel, um mit den Veränderungen der Konfiguration zurecht zu kommen, und er kann Konflikte zwischen lokal ausgewählten Aktionen lösen und mehrere aktive Hormone steuern, um globale und kohärente Effekte zu erzeugen."

Interessant ist der Rückgriff auf die Analogie zu Hormonen. Zunächst wurden die Raupen- und Spinnenroboter von einer zentralen Steuerung für die Gangarten kontrolliert, was aber verhinderte, dass neue Gangarten, die nicht vorher programmiert waren, entstehen konnten. Um die Flexibilität zu erhöhen, wurden dann Algorithmen im Sinne von digitalen Hormonen entwickelt. Hormone werden von den Wissenschaftlern als eine Botschaft verstanden, die verschiedene Aktionen in verschiedenen Subsystemen auslöst, aber die Ausführung und Koordination dieser Aktionen den lokalen Subsystemen überlässt.

"Man gibt den Modulen nicht einmal die Information", so Salemi gegenüber New Scientist, "welche Gangart es wählen soll." Gedacht ist die Sache so, dass man den Robotern beispielsweise nur die Richtung angibt und diese dann selbst je nach räumlichen Bedingungen entscheiden, welche Gangart und welche Körper sie wählen, um zum Ziel zu gelangen. So denken sich die Wissenschaftler, dass die Roboter beispielsweise in einem schwierigen Gelände sich wie Schlangen fortbewegen, bei einem Hindernis Beine und Arme bilden, um darüber zu klettern, und als Ball einen Abhang herunterrollen.

Mehr in Telepolis: Eine "nasse" Steuerung von Roboterschwärmen. (fr)