Musizierende Roboterschwärme

Und mal wieder etwas aus der interessanten Welt der aktuellen Forschung. Diesmal: Roboterschwärme.

Zu sehen sind ein paar kleine Roboter, die (ziemlich langsam) den Anfang von Beethovens ‘Für Elise’ auf einer speziellen Klaviatur spielen.

Und was ist so interessant daran? Die Art und Weise, wie die kleinen Roboter gesteuert werden. Ihre Bewegungen sind nämlich nicht fest einprogrammiert, sondern durch einen Algorithmus bestimmt, der als Eingabe lediglich die zu spielenden Noten und die gewünschte Geschwindigkeit bekommt. Es bleibt dann dem Algorithmus überlassen, die Wege zu berechnen, die die einzelnen Roboter fahren müssen, um bestimmte Noten zu einem bestimmten Zeitpunkt für eine bestimmte Dauer zu spielen. Zusätzlich wird vom Algorithmus noch gefordert, dass sowohl die Anzahl der verwendeten Roboter als auch die von ihnen zu fahrenden Distanzen minimal sein sollen; und natürlich sollen die Roboter nicht miteinander kollidieren. Die Umsetzung der ersten Forderung sieht man übrigens schön im Video, als das Stück beim 2. mal zuerst langsamer gespielt – hier fahren weniger Roboter – und dann beschleunigt wird – hier setzen entsprechend mehr Roboter ein. Der Algorithmus muss hier nicht nur die zu spielenden Noten und die Positionen der einzelnen Roboter beachten, sondern auch deren maximale Geschwindigkeit und ihr Beschleunigungs- und Bremsvermögen.

Man spricht hier von sogenannten spatio-temporalen Routing-Problemen, also Problemen, die eine Routenplanung sowohl im Raum (spatial) als auch in der Zeit (temporal) betreffen. Natürlich werden derartige Probleme nicht allein zum Zweck der Unterhaltung gelöst; ihr Einsatzgebiet ist vielmehr dort zu finden, wo Roboter – gleich welcher Art – automatisiert gesteuert werden soll. Bereits jetzt im Einsatz ist das zum Beispiel bei der robotergestützten Fertigung von Werkteilen; da die ja möglichst effizient stattfinden soll, sollen natürlich auch möglichst wenige Roboter mit möglichst kurzen Wegen zum Einsatz kommen, und genau das ist ein spatio-temporales Routing-Problem. Ein weiteres spannendes Anwendungsfeld ist übrigens die automatisierte Steuerung von Fahrzeugen; durch ein zielgerichtetes Steuern kann für jedes Fahrzeug ein optimaler Weg berechnet werden, so dass alle in möglichst kurzer Zeit (unter der Vermeidung von Staus) von A nach B kommen. Aber nicht nur größere Strecken lassen sich so gut planen: auch Kreuzungen können durch die Lösung von spatio-temporalen Problemen praktisch ampelfrei gemacht werden (die Fußgänger mal unberücksichtigt gelassen). Wenn sich nämlich die genaue Position eines Fahrzeugs zu einem bestimmten Zeitpunkt steuern lässt, können die Autos beim Überqueren einer Kreuzung “auf Lücke” fahren, heißt, ein Fahrzeug kann durch die Lücke zwischen 2 von der Seite kommenden Fahrzeugen hindurchfahren, ohne halten zu müssen.

Das ganze ist ein interessantes, zur Zeit stark beforschtes Themengebiet – ich bin gespannt, ob wir in Zukunft davon etwas im Alltag zu sehen bekommen.

Kommentare

  1. #1 rolak
    November 30, 2012

    Musikalisch aua, doch algorithmisch höchst interessant. Auf das, was in den Alltag einsickern wird, bin ich auch gespannt, zweierlei sogar: Was es ist und bewirkt — und ob ich es merke, bevor es mir erklärt wird ;-)

  2. #2 BreitSide
    Dezember 1, 2012

    Eine musikalische Offenbarung, fürwahr!

    Aber jeder Starpianist muss 10.000 Stunden oder mehr üben…