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Kollektive Intelligenz, von Insekten gelernte Weisheit

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Ein Ameisenvolk marschiert in geordneter Weise und trägt Krümel. Eine Reihe von Ameisen verbindet schnell den Start- und den Zielpunkt, als ob sie die genaue Route kennen würden. Die Süßigkeiten, die Dutzende Male größer sind als die Ameisen, verschwinden blitzschnell in der Bewegung des Ameisenschwarms, der sich in perfekter Ordnung bewegt. Wenn man jedoch eine Ameise allein beobachtet, bewegt sie sich planlos in alle Richtungen und weicht unbeholfen allem aus, was ihr den Weg versperrt; sie sieht nicht sehr intelligent aus. Wenn sich diese Ameisen jedoch versammeln, sammeln sie auf einmal Nahrung ein. Das ist erstaunlich.

Ameise, eine hervorragende Mathematikerin

Die intellektuellen Fähigkeiten, die durch Zusammenarbeit oder Wettbewerb erworben werden, werden als kollektive Intelligenz bezeichnet, die weit über die Intelligenz eines Einzelnen hinausgeht. Die Forschung über kollektive Intelligenz begann, als William Morton Wheeler, ein amerikanischer Entomologe, die sozialen Aktivitäten von Ameisen beobachtete. Lernen wir nun Ameisen kennen, die hervorragende mathematische Fähigkeiten aufweisen.

Das Fermatsche Prinzip besagt, dass „das Licht zwischen zwei Punkten den Weg nimmt, der die geringste Zeit benötigt“. Dieses Prinzip ist leicht zu verstehen, wenn man sich vorstellt, dass ein Retter einen Weg nimmt, der die geringste Zeit vom Land bis unter das Wasser benötigt, um eine Person vor dem Ertrinken zu retten.

Das Fermatsche Prinzip

Erstaunlicherweise bewegen sich auch Ameisen auf dem kürzesten Weg und folgen damit dem Fermatschen Prinzip. Ein deutsches Forscherteam legte etwas Futter in eine Kiste mit zwei verschiedenen Bodenbelägen und experimentierte mit einer Gruppe von Ameisen in der Kiste. Zunächst schien der Weg der Ameisen uneinheitlich zu sein. Doch dann stimmte er mit der nach dem Fermatschen Prinzip erwarteten Bahn überein. Als sich die Geschwindigkeit der Ameisen auf dem Weg zum Futter durch die Veränderung des Bodenmaterials änderte, optimierte die Ameisengruppe ihre Route entsprechend.

Wenn sich eine Ameise bewegt, lockt sie andere Ameisen an, indem sie Pheromone hinterlässt. Je stärker die Pheromone sind, desto mehr Ameisen werden angezogen. Zunächst bewegten sich die Ameisen wahllos, doch mit der Zeit wurden auf der schnellsten Route, auf der mehr Ameisen in der gleichen Zeit unterwegs waren, mehr Pheromone hinterlassen, und diese Route wurde von der Ameisengruppe gewählt.

Es ist nicht so, dass diese Ameisen das Fermat’sche Prinzip verstanden hätten, wie wir Menschen und den kürzesten Weg gewählt hätten. Auch ohne einen klugen Strategen oder Anführer lösten die Ameisen ein komplexes Problem, indem sie eine einfache Regel wiederholten, nämlich Pheromonen zu folgen und Nahrung zu finden, und indem sie viele Versuche und Irrtümer durchliefen. Die Intelligenz einer Ameise mag nichts Besonderes sein, aber sie erreichen etwas Großes, wenn sie es gemeinsam als Gruppe tun.

Bienen erzielen die beste Einigung

Im späten Frühjahr bereiten sich die Bienen darauf vor, sich zu verzweigen, da ihr Haus durch den Zuwachs an Familienmitgliedern zu eng wird. Zunächst suchen die Kundschafterbienen nach einem geeigneten Platz für ihren Wohnsitz. Wenn sie einen geeigneten Platz gefunden haben, kehren sie zum Schwarm zurück und wedeln mit dem Schwanz. Auf diese Weise zeigen sie den anderen, dass der gefundene Ort gut ist.

Die Pfadfinderbienen fliegen eine kurze Strecke geradeaus, wedeln mit dem Schwanzende, machen dann eine Acht und kehren zum Ausgangspunkt zurück. Sie wiederholen diesen Vorgang, der wie ein Tanz aussieht. Dieser Tanz ist ein Mittel zur Kommunikation zwischen den Bienen. Die Dauer des geradlinigen Tanzes zeigt die Entfernung zu dem gefundenen Ort an, und der Winkel der Acht gibt die Richtung des Ortes an.

Nachdem sie den Tanz der Späherbienen gesehen haben, fliegen die anderen Bienen zu dem empfohlenen Ort, um ihn zu erkunden. Nach der Erkundung zeigen sie ihre Unterstützung, indem sie vor dem Schwarm tanzen, wenn es ihnen gefallen hat. Die Pfadfinderbienen, die nicht die Unterstützung der anderen Bienen erhalten, ziehen ihre Ansprüche zurück, indem sie nicht mehr tanzen. Da sich dieser Prozess wiederholt, beteiligen sich immer mehr Bienen an der Entscheidungsfindung, und der beste Ort mit der größten Zustimmung der Bienen wird als Wohnort ausgewählt.

Termiten, die besten Architekten

Im afrikanischen Grasland können wir bizarr geformte Türme von über drei Metern Höhe sehen. Sie fragen sich vielleicht, wer diese riesigen Skulpturen mitten im Grasland gebaut hat, aber überraschenderweise sind die Architekten dieser prächtigen Türme Termiten. Dass 5 mm lange Termiten Häuser mit einer Höhe von mehr als drei Metern bauen, entspricht dem Bau von Wolkenkratzern mit einer Höhe von über tausend Metern durch den Menschen. Wenn man bedenkt, dass das höchste Gebäude der Welt, der Burj Khalifa in Dubai, 830 Meter hoch ist, ist die Fähigkeit der Termiten bewundernswert.

Der Termitenhügel, der konisch wie eine massive Säule geformt ist, hat viele verschlungene Gänge, die mit den Löchern an der Oberfläche des Hügels verbunden sind. Im Keller befindet sich ein riesiger Nistraum, in dem viele Räume durch lange Tunnel miteinander verbunden sind, z. B. ein Kinderzimmer für die Aufzucht von Larven, ein Gewächshaus für die Pilzzucht und ein Lebensmittellager.

Termiten ernähren sich von Pilzen, die ihnen bei der Verdauung helfen. Der Dung von Hunderttausenden von Termiten für die Pilzzucht setzt enorme Mengen an Kohlendioxid und Wärme frei. Außerdem haben Termiten eine empfindliche Haut und benötigen selbst im trockenen Wüstenklima eine feuchte Umgebung.

Termiten können jedoch in der trockenen Wüste leben, weil ihr erhöhter Hügel als Belüftungssystem dient, das Temperatur und Feuchtigkeit reguliert. Die heiße und trockene Luft strömt zur Spitze des Hügels und entweicht von dort, und der kalte Außenwind dringt durch die unteren Löcher des Hügels ins Innere und drückt die heiße Luft wieder nach oben. Die Struktur dieses hocheffizienten Hügels hält 27℃ und 60 % Luftfeuchtigkeit in jedem Klima aufrecht.

Das Eastgate Centre in Harare, Simbabwe, wurde nach dem Vorbild des Termitenhügels gebaut und so konzipiert, dass es eine angemessene Temperatur und Luftfeuchtigkeit aufrechterhält, ohne viel Energie zu verbrauchen. Die Wirkung war ausgezeichnet. Selbst im afrikanischen Hochsommer herrscht im Eastgate Centre ohne Klimaanlage eine angenehme Temperatur von unter 25℃, und der Stromverbrauch beträgt nur 10 % eines Gebäudes gleicher Größe.

Es gibt keine architektonischen Entwürfe oder wissenschaftlichen Erkenntnisse, auf die sich diese winzigen Insekten, deren Intelligenz gegen Null geht und die nichts sehen können, beziehen könnten. Es ist einfach erstaunlich, dass Termiten zusammenarbeiten, um den besten Bau für ihr Überleben zu errichten, indem sie einfach nur einfache Regeln befolgen und zusammenarbeiten.

Wissenschaftler entwickeln ein System, bei dem nicht ein einziger hochkomplexer Roboter, sondern mehrere kleine, einfache Roboter zusammenarbeiten und so die kollektive Intelligenz von Insekten imitieren. Sie sollen als Nanoroboter eingesetzt werden, die sich durch Blutgefäße bewegen, oder als Roboter, die bei Rettungseinsätzen eingesetzt werden. Software, die die hervorragende Fähigkeit der Ameisen, den kürzesten Weg zu finden, nachahmt, wird auch zur Vorhersage und Optimierung von Verkehrssteuerung, Routenführung und Kommunikationsnetzdiensten eingesetzt.

Die kollektive Intelligenz – die überlegene Fähigkeit kleiner und unbedeutender Insekten, die auch ohne Anführer miteinander zusammenarbeiten – scheint ein Segen des Himmels zu sein, der kleinen und schwachen Lebewesen zuteilwird.

Go to the ant, you sluggard; consider its ways and be wise! It has no commander, no overseer or ruler, yet it stores its provisions in summer and gathers its food at harvest. Spr 6,6–8

Literaturhinweise
Peter Miller, Der intelligente Schwarm, Deseret News Publishing Company, 2018
Go Ho-gwan, What? Ants Know Fermat’s Principle? (auf Koreanisch, 개미가 페르마의 원리를 안다고?), Science Donga, Juli 2013
Lee In-sik, Gruppenintelligenz von Ameisen, Bienen und Fischen verändert die Zukunft der Welt? (auf Koreanisch, 개미, 벌, 물고기의 ‚떼지능’이 미래 세상 바꾼다), JoongWAng Sunday, Mai 19, 2013