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Kolumne 
Erfinder des Algorithmus: Was man von Ameisen lernen kann

Ameisen
Ameisen: Die Ameisenstrasse ist ein genetischer Algorithmus.Quelle: Wolfgang Kaehler/Getty Images

Von den Ameisen kann man einiges lernen. So haben sie zum Beispiel den Routenplaner erfunden.

Kurt W. Zimmermann
Kommentar  
Von Kurt W. Zimmermann
15.02.2018
Was sind Algorithmen? So halb wissen wir es alle. Es sind systematisierte Formeln und Rezepte, mit denen sich bestimmte Probleme erkennen und lösen lassen.
 
Der Algorithmus von Google und Facebook zum Beispiel erkennt unsere Fussspuren im Internet und überschüttet uns dann mit Werbung, die unseren Interessen entspricht.
 
Und wer hats erfunden?
 
Erfunden haben es die Ameisen. Der sogenannte Ameisenalgorithmus ist das bekannteste biologische Beispiel zur Optimierung eines Problems. Vorgestellt wurde der Ameisenalgorithmus in den neunziger Jahren vom italienischen Ingenieur Marco Dorigo. Er gilt seitdem als Entdecker der Schwarm-intelligenz.

Ameisenstrasse als genetischer Algorithmus

Wenn Ameisen eine neue Futterquelle entdecken, gehen die Ersten auf unterschiedlichen Wegen zum Ziel. Sie stossen dabei einen Duftstoff aus, genannt Pheromon. Anfangs werden die verschiedenen Wege etwa gleich häufig benutzt. Die Ameisen auf dem kürzesten Weg kehren jedoch schneller zurück, sodass die Pheromon-Konzentration auf ihrer schnelleren Route bald einmal deutlich höher liegt. Die anderen Ameisen wählen nun auch diesen Weg. Es entsteht eine Ameisenstrasse.
 
Die Ameisenstrasse ist ein genetischer Algorithmus. Seine Faszination besteht darin, dass hier ein Netzwerk von Individuen eine perfekte Lösung zustande bringt, die dem einzelnen Individuum nie gelingen kann. Man nennt dies eine naturanaloge Optimierung.

Aus Schwarmverhalten entstehen technologische Lösungen

Naturanaloge Optimierungen, also kollektive Intelligenz, sind auch Schwärme aller Art, etwa von Fischen und Zugvögeln. Sie sind ebenfalls von Algorithmen gesteuert, die durch die Evolution entstanden sind.
 
Algorithmen sind keine allzu komplizierten Handlungsprinzipien. Man kann das beispielsweise an den Fischschwärmen zeigen, die recht gut erforscht sind. Für die Fische gelten im Prinzip nur zwei simple Regeln. Erstens: Folge dem Fisch vor dir. Zweitens: Halte die Geschwindigkeit des Fischs neben dir. Mit diesen Vorgaben vermeiden die Fischschwärme jegliches Chaos. Wenn zum Beispiel ein Raubfisch seitlich angreift, dreht sich der Schwarm reflexartig weg, ohne dass es bei diesen ultraschnellen Manövern zu Kollisionen kommt.
 
Informatiker übersetzen dann die Schwarmintelligenz in Formeln. Sie sehen etwa so aus: vi(t): = wvi(t-1) +1(pi-xi(t-1)) +2(gi-xi(t-1))

Ameisen verhalten sich rational

Das ist nun kein Scherz, um Sie auf den Arm zu nehmen. Es zeigt vielmehr, wie aus dem Schwarmverhalten von Ameisen, Schwalben oder Dorschen technologische Lösungen entstehen können. Es können militärische Anwendungen sein wie die Drohnenschwärme, welche das US-Militär in den Einsatz schickt. Es können zivile Anwendungen sein wie die Routenplaner, die uns den besten Weg zum Ziel zeigen.
 
Und damit wären wir beim Unterschied von Ameisen und Menschen. Ameisen verhalten sich rational. Sie folgen dem Algorithmus und gehen auf kürzestem Weg zum Ziel.

Irrationale Schwarmdummheit beim Menschen

Menschen sind nicht rational, sondern emotional. Sie gehen nicht auf dem kürzesten Weg zum Ziel, sondern auf dem schönsten Weg, auf dem politisch richtigen Weg, auf dem empfohlenen Weg, auf dem billigsten Weg, auf einem zufälligen Weg.
 
Darum kann bei den Menschen die Schwarmintelligenz in irrationale Schwarmdummheit kippen. Es kommt dann zu Massenkollisionen und Massenpanik. Massenpanik entsteht, wenn sich Individuen individuell und nicht mehr im Kollektiv bewegen.
 
Massenpanik bei Ameisen und Fischen gibt es nicht.
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