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Visionen: Roboter mit Pilzsteuerung
Einem internationalen Forscherteam ist es gelungen, eine Maschine mithilfe einer lebenden Zelle zu kontrollieren
Sie sind die Katastrophenhelfer und Krankenpfleger der Zukunft: Roboter, die sich autonom, also ohne menschliche Hilfe orientieren können. In Trümmern sollen sie nach Überlebenden suchen, sollen Brände löschen oder Patienten betreuen. Doch computergesteuerte Roboter sind in solch komplexen Situationen oft nicht imstande, flexibel zu reagieren. Sie können nur tun, worauf sie programmiert sind.
Maschinen mit biologischen Systemen koppeln
So wäre ein Roboter, der die Anweisung bekommen hätte, den direkten Kontakt mit Feuer zu meiden, eingeschlossen, sobald er von Bränden umzingelt wäre. Ein anpassungsfähiger Roboter würde irgendwann aus dem Feuerring ausbrechen. Ingenieure und Computerwissenschaftler versuchen daher, Maschinen mit biologischen Systemen zu koppeln, um Roboter zu erschaffen, die wie lebendige Wesen auch auf unvorhersehbare Ereignisse selbstständig reagieren können.
Ein Schritt in diese Richtung ist nun gelungen. Klaus-Peter Zauner von der University of Southampton sowie Soichiro Tsuda und Yukio-Pegio Gunji von der Kobe University in Japan haben einen Schleimpilz derart manipuliert, dass sie damit einen sechsbeinigen Mini-Roboter steuern konnten. Der Pilz Physarum polycephalumbesteht nur aus einer einzigen Zelle, kann mehrere Meter groß werden und bevorzugt feuchte, dunkle Plätze. Wird es ihm zu hell und zu trocken, verlagert er seinen Standort zum nächstgelegenen schattigen Platz.
Roboter wird durch lebende Zelle gesteuert
Ermöglicht wird dieses Verhalten durch ein feines Netz aus winzigen, mit Cytoplasma gefüllten Röhrchen, die den ganzen Organismus durchziehen. Abhängig davon, mit welchen äußeren Reizen die Zelle an bestimmten Stellen in Kontakt kommt, strömt das Cytoplasma mit unterschiedlicher Geschwindigkeit in diesen Kontaktbereich hinein und wieder hinaus und verändert in diesem Tempo auch dessen Dicke. So fließt das Plasma bei einem angenehmen Reiz schneller als bei einem unangenehmen.
Diese durch die Strömungsunterschiede ausgelösten mechanischen Schwingungen nutzten die Wissenschaftler zur Steuerung des Roboters. Zunächst züchteten sie im Labor eine Zelle des leuchtend gelben Pilzes in Form eines sechszackigen Sterns, wobei jeder Zacken per Computer mit einem Bein des Roboters gekoppelt war. Außerdem montierten die Forscher über dem Pilz eine Kamera, mit der sie die Dickeänderungen der Zelle registrieren konnten. Schließlich bestrahlten sie den Zellstern von oben mit gebündeltem weißen Licht. Je nachdem,
wie das Licht auf den Schleimpilz projiziert wurde, reagierte dieser mit ganz unterschiedlichen
Schwingungen, woraufhin sich die mit den Zacken gekoppelten Roboterbeine entsprechend
bewegten.
"Wir verstehen bisher noch nicht, wie genau die Lichtmuster das Schwingungsverhalten der Pilzzelle beeinflussen", sagt Klaus-Peter Zauner. Entscheidend sei jedoch, "dass es uns
gelungen ist, einen Roboter nicht durch ein Programm, sondern biologisch zu steuern".
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