Wissen und Gesundheit
25.09.2017

Roboter-Schwarm auf Tauchgang in Venedig

Eine Roboter-Gruppe unter österreichischer Leitung erkundete erstmals Venedigs Kanäle.

Arsenale, Venedig an einem schönen Septembertag: Eine Gruppe von Menschen steht am Canale und lässt komische Gerätschaften ins Meer. Die Dinger tragen fantasievolle Namen: aMussels, aFish und aPads. Sie treiben wie Muscheln am Meeresgrund herum, sammeln fischgleich mit Kameras und Sensoren Bilder und Umweltdaten, schwimmen wie Seerosen auf der Wasseroberfläche und schicken Daten via SMS oder Twitter auf die Handys.

Verwirrt? Kein Grund: Bei den "Dingern" handelt es sich um einen autonomen Unterwasserroboter-Schwarm – den ersten, der das Labor verlassen hat und dieser Tage in den Kanälen von Venedig auf seine Alltagstauglichkeit im echten Leben getestet wurde.

Intelligente Roboter

Seit 2015 tüftelt ein internationales Team aus Frankreich, Deutschland, Belgien, Ungarn und Italien an der völlig neuartigen Roboter-Flotte. Geleitet wird das EU-Projekt "Subcultron" von Thomas Schmickl vom Artificial Life Lab der Uni Graz. Und der erklärt im KURIER-Interview, was das Besondere daran ist: "Es gab bisher keine Roboterschwärme außerhalb des Labors, wo Roboter selbstständig entscheiden, was sie machen, und nicht von zentraler Stelle gelenkt werden" – auch wenn Laien das angesichts der überbordenden Berichterstattung über Künstliche Intelligenz meinen könnten. Gut, so manch einer könne Tischtennis oder Fußball spielen, sagt Schmickl, "aber das wird alles von einem Computer zentral gesteuert. Das ist kein Schwarmsystem".

Voraussetzung für so ein Schwarmsystem: Jeder Roboter entscheidet für sich, was er tut; auf Basis von dem, was er wahrnimmt. "Denn auch in einem Bienenstock gibt es keinen Chef, der allen sagt, wohin sie schwimmen sollen", erklärt Schmickl. Darum wurden seine Roboter mit sogenannten Schwarm-Algorithmen programmiert, mit Teamregeln nach Vorbildern im Tierreich. Schleimpilze, Ameisen- und Bienenvölker, Leuchtkäfer, Fische und Vögel standen Pate. "Wir ahmen nicht eine bestimmte Tierart nach, sondern mischen", erläutert Schmickl, der eigentlich Insektenforscher ist. "Ein Bienenschwarm sieht zwar auf den ersten Blick aus wie das reinste Chaos, arbeitet aber hoch effektiv und nach einfachen Regeln."

Test in der Lagune

Bisher habe das Team Roboterschwärme nur in Pools getestet, Venedig war der nächste logische Schritt. In der Lagune gibt es keine hohen Wellen, das Wasser ist nicht sehr tief, und verloren gegangene Gerätschaften können schnell wiedergefunden werden. Schmickl: "Der Roboterschwarm entwickelt ein regelrechtes Eigenleben. Er entscheidet selbst, wo er Daten sammelt und wann er genug hat und weiterzieht".

Man müsse nur Ziele vorgeben, etwa: "Finde den tiefsten Ort", "Finde das Gebiet mit dem höchsten Salzgehalt", "Finde das Gebiet mit den meisten Schwebstoffen."

Die Aufgabe bewältigen drei Robotertypen: Längliche Muscheln, die so aussehen wie kleine Sauerstoffflaschen, messen – hauptsächlich am Meeresgrund, tauchen zur Energieversorgung aber selbstständig auf. Auf der Wasseroberfläche treiben kanaldeckelgroße, solarzellenbestückte Teile, die als Taxi dienen, Energie erzeugen und die Daten an die Forscher senden. Dazwischen schwimmen Roboterfische, die ein ausgeklügeltes Orientierungssystem mit elektrischen Feldern besitzen. Jedes Objekt, das in das elektrische Feld eindringt, verursacht eine Störung, die die Roboter wahrnehmen.

Die Unterwassermaschinen kommunizieren über elektrische Wellen und Lichtsignale miteinander, bei größeren Entfernungen auch über Unterwasserschall.

Fixer Schwarm geplant

Der erste Test stimmt Schmickl optimistisch: "Kein einziger Roboter ist eingegangen, nur beim autonomen Docking an die aPads hakt es noch." 2019 soll das System jedenfalls irgendwo in der Lagune ausgesetzt werden. "Und dort soll es dann auch bleiben", sagt Schmickl, der übrigens glaubt, dass Roboter-schwärme in Zukunft auch Schiffswracks oder Flugschreiber auf dem Meeresgrund suchen, Pipelines und Offshore-Anlagen inspizieren oder den Zustand des Meeresbodens erfassen werden. Sogar das Erkunden von fernen Planeten traut er ihnen zu. Denn es wird kein Problem sein, wenn ein Roboter den Geist aufgibt – ein Schwarm könnte den Verlust leicht kompensieren.