Roboter demonstrieren Evolution der Nächstenliebe
Die Entwicklungsgeschichte des selbstlosen Verhaltens von Lebewesen interessiert Wissenschaftler schon lange. Nun hat man in der Schweiz mit Erfolg an diesem Puzzle weitergearbeitet. Die Forscher simulierten mithilfe von einfachen Robotern die genetische Evolution über Hunderte Generationen hinweg. Ihr Ziel war dabei der Nachweis der Verwandtenselektion. Die im Fachjournal PLoS Biology vorgestellte Studie wurde teilweise innerhalb der EU-Projekte ECAGENTS und SWARMANOID mittels einer kombinierten Finanzhilfe von 6,8 Mio. EUR unterstützt. Altruistische Genexpression ist keinesfalls wider die Natur; sie wird von einer Generation zur nächstfolgenden weitergegeben. Bekanntes Beispiel dafür sind die Arbeiterinnen bei den Ameisen. Diese Ameisen sind steril und bringen das selbstlose Opfer, ihre eigenen Gene nicht weiterzugeben, um das Überleben der Königin mit ihrem Erbgut zu gewährleisten. Verwandtenselektion ist ein Begriff der Evolutionsbiologie, der die Situation beschreibt, wenn ein Individuum ein Opfer bringt oder Hilfe leistet, um so das Überleben des genetischen Codes eines Verwandten zu sichern. Der Biologe W. D. Hamilton erkannte bereits Mitte der 1960er Jahre eine Reihe von Bedingungen, die Grundlage der Entwicklung altruistischen Verhaltens sein könnten. Forscher sprechen heute von der Theorie der Verwandtenselektion: Teilt ein Individuum die Nahrung mit der Familie, verringert es zwar die eigenen Überlebenschancen, erhöht aber die Wahrscheinlichkeit, dass die eigenen Verwandten auch die eigenen Gene weitergeben können. Gemäß dieser Regel beeinflusst die genetische Nähe von Organismen, ob einzelne Tiere Nahrung miteinander teilen. Die Erforschung der Evolution des Altruismus stellte bis heute eine enorme Herausforderung dar; geeignete Experimente fehlten und es bestand das Problem, dass einfach zu viele Variablen involviert waren. Dario Floreano, Robotikprofessor an der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne (École Polytechnique Fédérale de Lausanne, EPFL) in der Schweiz und einer der Autoren der Studie, brachte sich schnell entwickelnde simulierte Gen- und Genomfunktionen an Robotern zum Einsatz, die den Wissenschaftlern die notwendigen Mittel in die Hand gaben, mit diesem Wesenszug verbundene Kosten und Nutzen zu berechnen. "Diese Studie stellt Hamiltons Regel bemerkenswert gut dar und erklärt, wann ein Gen für Selbstlosigkeit von einer Generation zur nächsten weitergegeben wird und wann nicht", erklärt Laurent Keller von der Abteilung für Ökologie und Evolution, Biophore, Universität Lausanne. In früheren Tests zeigten die Professoren Floreano und Keller, dass nahrungssuchende Roboter, die komplexe, freie Aufgaben ausführen, sich über mehrere Generationen entwickeln können. In dieser neuesten Studie verwendeten sie nach "Futter" suchende Roboter, die noch komplexere Aufgaben lösen konnten, einschließlich der Entscheidung, ob sie ein Objekt mit anderen teilen wollen oder nicht. Dem Team zufolge haben sich die Ergebnisse bereits für das Fachgebiet der Schwarmrobotik als nützlich erwiesen. "Wir konnten aus diesem Experiment einen Algorithmus extrahieren, den wir verwenden, um die Zusammenarbeit bei jedem beliebigen Robotertyp einer Evolution unterziehen zu können", so Professor Floreano. "Wir nutzen diesen Altruismus-Algorithmus, um das Steuerungssystem für unsere Flugroboter zu verbessern, und sehen, dass sie nun effizient zusammenarbeiten und erfolgreicher im Schwarm fliegen." ECAGENTS ("Embodied and communicating agents") erhielt innerhalb des Themenbereichs "Technologien für die Informationsgesellschaft" (IST) des Sechsten EU-Rahmenprogramms (RP6) 4,3 Mio. EUR. ECAGENTS vereint das Fachwissen von Forschern aus Belgien, Frankreich, Deutschland, Ungarn, Japan, Spanien, Schweden sowie der Schweiz und untersuchte, wie Kommunikation überhaupt entsteht, welche Arten von Kommunikationssystemen existieren oder existieren können und wie die Kommunikationsnetzwerktopologie derartige Systeme beeinflusst. SWARMANOID ("Towards humanoid robotic swarms") bekam 2,5 Mio. EUR aus dem FET-OPEN-Programm (Zukünftige und aufkommende Technologien) des RP6. Die belgischen, italienischen und schweizerischen Forscher haben das Ziel Roboter zu bauen, die in von Menschen gemachten Umgebungen leben können.Weitere Informationen unter: Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL): http://www.epfl.ch/ PLoS Biology: http://www.plosbiology.org/home.action
Länder
Belgien, Schweiz, Deutschland, Spanien, Frankreich, Ungarn, Italien, Japan, Schweden