Harvard's TERMES-Roboter bauen Burgen ohne Bauplan – nur mit Signalen nach Termitenart

Ein Team der Self-Organizing Systems Research Group der Harvard University baute eine Schar von Baurobotern in Kopfgröße, die Bauwerke ohne ausgeklügelte Pläne oder Bauzeichnungen errichten können – eine Arbeit, die in Science beschrieben und im Februar 2014 von WIRED berichtet wurde. Die Doktorandin Kirstin Petersen und der wissenschaftliche Mitarbeiter Justin Werfel ließen sich von Termitenhügeln in Namibia inspirieren und nannten den Ansatz TERMES.

Das Prinzip ist die Stigmergie, die 1959 von einem französischen Biologen konzipiert wurde, um zu beschreiben, wie sich Termitenkolonien selbst organisieren: Jede Termite nimmt Lehmkügelchen auf, legt sie ab und hinterlässt chemische Signale, die lenken, wo die anderen bauen. Keine Termite folgt einem Bauplan; alle kennen das fertige Produkt und wissen, worauf sie unterwegs zu achten haben. Die Roboter durchlaufen dieselbe Schleife mit Ziegeln – wo ein Roboter seinen Ziegel platziert, hängt davon ab, was die anderen Roboter bereits getan haben und wie die endgültige Struktur aussehen soll.

Der Minimalismus ist das Entscheidende: Das gesamte Repertoire der Roboter besteht aus Vorwärtsfahren, Rückwärtsfahren, Drehen, Klettern, Wahrnehmen sowie Aufnehmen oder Ablegen von Ziegeln. Daraus baute die Flotte verschiedene Strukturen, darunter Burgen und Pyramiden. Der WIRED-Artikel merkt an, dass Menschen bereits ein stigmergisches Bauprojekt im großen Maßstab betreiben: Wikipedia, wo Mitwirkende „Lehmkügelchen der Weisheit“ ablegen, die zu einem miteinander verbundenen Netzwerk zusammenwachsen.

Lass den Bauplan weg: Gib jedem Erbauer das endgültige Ziel und ein paar Regeln, und lass jeden die Struktur lesen, während sie entsteht – die Stigmergie der Termiten, ausgeführt von Robotern.

Es entfernt die fragilste Komponente des Baus mit mehreren Robotern – den zentralen Plan und den Planer –, indem die gebaute Struktur selbst die Informationen trägt.

Termiten waren der Proof of Concept: Dieselben Regeln skalieren von Insekten bis zu 8 Fuß hohen, klimatisierten Hügeln, die entlang der magnetischen Achse ausgerichtet sind.

Jeder Roboter benötigt nur lokale Wahrnehmung und fünf oder sechs primitive Aktionen, sodass die Flotte einzelne Ausfälle verkraftet, ohne dass der Bau darunter leidet.

Koordination erfordert keinen Plan in irgendjemandes Kopf: Wenn jeder Akteur das gemeinsame Artefakt lesen kann, trägt die Struktur selbst die Anweisungen – wie Wikipedia bereits zeigt.

Die Arbeit wurde im Februar 2014 in Science veröffentlicht und in einem Video live beim Bau von Burgen und Pyramiden demonstriert; WIRED beschrieb sie als eine neue Armee von von Termiten inspirierten Baurobotern.