Der digitale Organismus

Forscher der Universität Karlsruhe hauchen Computern Intelligenz ein

Computer sind vielseitig. Sie führen Verkaufsverhandlungen, organisieren Auktionen oder übernehmen die Steuerung von Maschinen. Trotzdem ist ihre Handlungsweise eingeschränkt. Eine neue Aufgabe erkennen und flexibel darauf reagieren können sie bisher nicht. Computer leisten Auftragsarbeit, für die sie programmiert sind. Ändert sich die Aufgabe, muss die Programmierung geändert werden. An der Universität Karlsruhe haucht nun eine Forschergruppe Rechnern „Intelligenz ein“: Sie orientiert sich an Mechanismen des menschlichen Körpers.

Organic Computing heißt diese Wissenschaftsrichtung, die gezielt nach Parallelen in der Natur sucht, um bestimmte Aufgaben zu lösen. „Wir möchten, dass sich ein Rechner selbstständig an verschiedene Situationen anpasst“, beschreibt Professor Dr. Jürgen Becker. Digitalen Organismus – diesen Begriff hat der Sprecher des Forschungsvorhabens und Leiter des Instituts für Technik der Informationsverarbeitung für das Untersuchungsobjekt geprägt, an dem er gemeinsam mit fünf weiteren Wissenschaftlern aus den Bereichen Informatik, Elektrotechnik und Biologie arbeitet. Ihr Untersuchungsobjekt: Ein Industrie-Roboter. Er soll später in der Lage sein, zu entscheiden, welche Aufgabe im Moment am sinnvollsten ist und diese in Angriff nehmen. Fehlt beispielsweise ein Zwischenprodukt, entscheidet der Roboter, wann er mit dessen Fertigung anfängt. Becker: „So wird die Effizienz des Fertigungsprozesses gesteigert.“

Die Forschergruppe plant, den digitalen Organismus an ausgewählte Mechanismen im menschlichen Organismus anzulehnen: Mit Zellen, Organen und Gehirn. Die kleinsten Einheiten – die Zellen – bilden einzelne Prozessorelemente. Sie müssen sich gegenseitig verständigen und andere Zellen bei Bedarf ersetzen können – analog einem Zellverband bei Säugetieren. Weiter müssen diese „Zellen“ rekonfigurierbar sein. Becker: „Nur dadurch kann der digitale Organismus flexibel und schnell genug auf Anforderungen von außen reagieren.“

Die zweite Hierarchieebene gestalten die Karlsruher Wissenschaftler in Anlehnung an die Organe des menschlichen Körpers. Einzelne Zellen der ersten Ebene schließen sich zu „Organ-Verbänden“ zusammen und übernehmen eine aktuelle Aufgabe. Den „Befehl“ für den Zusammenschluss erhalten sie über „virtuelle Botenstoffe“ in Form elektronischer Botschaften. Über die Organe wacht auf oberster Ebene das Gehirn. Es erkennt die Anforderungen der Umwelt sowie den inneren Systemzustand und gibt dementsprechend die Befehle an die darunter liegenden Ebenen weiter.

Das Forschungsvorhaben ist ein Teilprojekt des Schwerpunktprogramms Organic Computing, das die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) im vergangenen Jahr eingerichtet hat. Diesen Sommer hat die DFG aus 59 eingereichten Projektvorschlägen 18 Projekte bewilligt. Drei davon sind an der Universität Karlsruhe angesiedelt. Sprecher des Schwerpunktprogramms ist Professor Dr. Hartmut Schmeck vom Institut für Angewandte Informatik und Formale Beschreibungsverfahren der Universität Karlsruhe.

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Angelika Schukraft
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