Ein Roboter als Geheimagent im Fischschwarm

Ein seltsamer Geselle im Fischschwarm: Der sieben Zentimeter lange Roboter sieht zwar nicht wirklich aus wie ein Zebrafisch, auch wenn seine Entwickler die grobe Form nachempfunden haben. Seine Bewegungen sind denen der kleinen Fische jedoch ähnlich.

Für die Bewegung sorgt ein zweites Element des Roboters unterhalb des Aquariums, das mit dem Robo-Fisch magnetisch verbunden ist. Ausserdem kann der Roboter mit der Schwanzflosse wackeln.

Der Mini-Roboter ist nicht einfach eine Spielerei: Eines der Ziele des EU-Forschungsprojekts, in dessen Rahmen Frank Bonnet von der ETH Lausanne (EPFL) und Kollegen das Gerät entwickelt haben, ist, die Kommunikation von Tiergruppen zu studieren. Ein Roboter-Geheimagent im Schwarm erlaubt Wissenschaftlern, die Reaktion der Fische auf bestimmte Signale wie Bewegungen zu untersuchen, wie die Hochschule am Mittwoch mitteilte.

Ein Roboter lernt, Fisch zu sein

Der Fokus der EPFL-Forschenden lag jedoch mehr auf der technischen Seite: Welche Eigenschaften braucht der Roboter, um sich in den Schwarm einzufügen? Dabei zielten sie insbesondere darauf ab, dass nicht nur der Roboter die Fische durch bestimmte Bewegungen beeinflussen kann, sondern auch umgekehrt vom Schwarm lernt, sich wie ein Zebrafisch zu verhalten. Der Schwimmmechanismus habe sich entsprechend verbessert, je mehr Zeit der Mini-Roboter im Becken mit den echten Fischen verbrachte, schrieb die EPFL.

Ob die Zebrafische den Robotergesellen in ihrer Mitte als Artgenossen akzeptierten, testeten Bonnet und sein Team mit zehn Gruppen von je vier Fischen, die gemeinsam mit dem Roboter durch verschieden geformte Aquarien schwammen. Manche der Becken hatten dabei mehrere «Räume». Dabei verfolgten die Forschenden die Bewegungen der Fische und verglichen sie mit Gruppen von fünf Zebrafischen - ohne Roboter-Geheimagent.

Voll integriert

Das eindeutige Ergebnis: «Die Fische haben den Roboter ohne Probleme in ihrem Schwarm akzeptiert», so Bonnet. «Und der Roboter konnte auch das Verhalten der Fische imitieren und sie dazu bringen, die Richtung zu ändern oder von einem Raum in den anderen zu schwimmen.» Von den Ergebnissen berichteten Bonnet und Kollegen kürzlich im Fachblatt «Bioinspiration & Biomimetics».

Ähnliche Studien hatten die EPFL-Forschenden aus der Gruppe von Francesco Mondada bereits mit Schaben durchgeführt. Fische seien aber viel komplexere Lebewesen, betonte Bonnet. «Um sich in eine Insektengemeinschaft einzufügen, muss ein Roboter nur bestimmte Arten von Pheromonen absondern. Aber sich in eine Wirbeltiergemeinschaft zu integrieren, scheint viel mehr Kriterien zu beinhalten.» Darunter sind Aspekte des Aussehens und der Bewegung.