Interviews & Features    

 
· Einführung
· Die Forschungsmethode
· Wie werden schnelle Bilder verarbeitet?
· Wie werden komplexe Bilder verarbeitet?
Die Virtuelle Fliege
· Radiobeitrag "Im Cockpit der Fliege"
· Die Arbeitsgruppe
· Weiterführende Literatur und Links
· Feedback


:: Vom biologischen zum künstlichen System: Die 'Virtuelle Fliege'

Ob Hypothesen zur Funktionsweise des Nervensystems, wie sie auf der Basis experimenteller Untersuchungen entwickelt werden, tatsächlich tragfähig sind, muss durch eine detaillierte Modellierung getestet werden. Die wesentlichen Aspekte der Bildverarbeitung im visuellen System der Fliege, die von der Zuverlässigkeit der Informationsverarbeitung in einzelnen Nervenzellen, über neuronale Schaltkreise zur Auswertung des retinalen Bildflusses bis hin zum Orientierungsverhalten des ganzen Tiers reichen, wurden mit unterschiedlichen Ansätzen modelliert. Schon mit der ersten Version einer 'Virtuellen Fliege' können wesentliche Aspekte der visuellen Bildverarbeitung auch unter den komplexen dynamischen Bedingungen normaler Verhaltenssituationen erklärt werden. Derzeit sind wir dabei, die 'Virtuelle Fliege' zu einem autonom agierenden Agenten weiter zu entwickeln, der in komplexen Umwelten ähnlich effizient und virtuos navigieren kann wie die reale Fliege.

Auch wenn die Entwicklung der 'Virtuellen Fliege' primär auf wissenschaftliche Erkenntnis zielende Bedeutung hat, könnten die Mechanismen biologischer Informationsverarbeitung wertvolle Anregungen für die Entwicklung technischer Systeme liefern. Tatsächlich ist dies bereits in verschiedenen Arbeitsgruppen in Europa und den USA geschehen, wo Modelle, die für Teile des Bewegungssehsystems der Fliege entwickelt wurden, auf elektronischen Chips technisch realisiert und bei der Steuerung von Robotern oder von Fahrzeugen bei der autonomen Hindernisvermeidung eingesetzt werden. Trotzdem gibt es derzeit noch kein technisches System, das die Aufgaben der Flugsteuerung so schnell und erfolgreich lösen kann wie die Fliege.

Mechanismen zur autonomen Navigation, zur Vermeidung von Hindernissen und zur Verfolgung bewegter Ziele sind im technischen Bereich von zentraler Bedeutung, insbesondere wenn sie relativ einfach und effizient sind. Dies ist bei der Fliege gegeben, denn sie erbringt ihre Leistungen mit einem Gehirn, das nicht mehr als 1mg (!) wiegt. Möglich wird dies sicherlich nur, da neuronale Schaltkreise in biologischen Systemen einer sehr viel längeren Testphase unterlegen haben als dies für irgendein technisches System möglich ist. Oder sollten 200 Mio. Jahre Evolution nicht ausgereicht haben, um im Wechselspiel von Mutation und Selektion zu möglichst sparsamen und hinreichend ausgefeilten Lösungen für die Ausstattung des Cockpits der Fliege geführt zu haben?