Mittwoch, 13 Dez 2017
 
 

Der Ameisenstaat als Modell der Schwarmintelligenz

Der britische Insektenforscher C. B. Williams hat errechnet, dass die Zahl der zurzeit auf der Erde lebenden Insekten bei ca. einer Million Billionen (1018) liegt. Wenn nun, um vorsichtig zu rechnen, ein Prozent dieser unglaublichen Menge Ameisen sind, dürfte es ca. 10.000 Billionen von ihnen auf der Erde geben. Die durchschnittliche Ameisenarbeiterin wiegt zwischen einem und fünf Milligramm. Das hieße, dass die Biomasse aller lebenden Ameisen die Biomasse aller Menschen überwiegt.

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Foto: de Wolli, 2006

Warum sind Ameisen und andere soziale Insekten so unglaublich erfolgreich? Ihre Stärke verdanken sie ihrer sozialen Organisation. Aber wie gelingt es ihnen, in ihren riesigen Ameisenstaaten eine Ordnung herzustellen und aufrecht zu erhalten. Wie verwalten sich die Ameisenstaaten? Wer wird Königin? Wie können sie Voraussagen über die Zukunft treffen? Wie lassen sich Tausende von Individuen unter einen Hut bringen, um bestimmte Aufgaben zu erfüllen und kein Chaos anzurichten? Wie werden Entscheidungen getroffen, und woher weiß jede Ameise, was sie wann zu tun hat? Der Organisationsgrad der Ameisenstaaten verblüfft umso mehr, wenn man weiß, dass Ameisen eigentlich nur über recht dürftig Sinnesorgane verfügen, mit denen sie die Welt wahrnehmen können. Außerdem ist ihr Nervensystem nur recht schwach ausgebildet und kann nur eine begrenzte Zahl von Reizen verarbeiten; ihr Erinnerungsvermögen reicht nur wenige Stunden in die Vergangenheit zurück.

Intelligenz lässt sich ganz einfach definieren als die Fähigkeit, Probleme zu lösen. Ein System ist intelligenter als ein anderes, wenn es in einem bestimmten Zeitraum mehr Probleme lösen kann oder bessere Lösungen für ein Problem findet. Von kollektiver Intelligenz einer Gruppe darf dann gesprochen werden, wenn sie mehr oder bessere Lösungen findet als ihre einzelnen Individuen fänden, wenn sie allein arbeiteten.

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Alle Organisationen, egal ob es sich dabei um Firmen, Institutionen oder Sportvereine handelt, werden in der Annahme gegründet, dass ihre Mitglieder zusammen mehr erreichen können als allein. Die meisten Organisationen besitzen jedoch eine hierarchische Struktur mit einem Individuum an der Spitze, das die Aktivitäten der Individuen der unteren Ebenen steuert. Obwohl kein Präsident, kein Vorstandsvorsitzender und kein General alle Aufgaben, die von Individuen in komplexen Organisationen erfüllt werden, überblicken geschweige denn kontrollieren kann, darf man durchaus davon ausgehen, dass die Intelligenz einer von Menschen geführten Organisation in gewisser Weise nur eine Reflexion oder eine Verlängerung der Intelligenz ihres führenden hierarchischen Kopfes ist.

Ameisenstaaten sind ständig wechselnden Einflüssen unterworfen, auf die sie reagieren müssen. Wenn sich plötzlich zusätzliche Nahrungsquellen auftun, werden mehr Einsammler gebraucht, und wenn der Bau beschädigt wird, ist eine schnelle Ausbesserung vonnöten. Dafür werden bestimmten Arbeitern je nach Situation und sich plötzlich ergebenen Problemen bestimmte Aufgaben übertragen. Diese Zuweisung von Aufgaben ist ein Prozess ständiger Anpassung, der ohne jede zentrale oder hierarchische Kontrolle abläuft. Der Begriff Ameisenkönigin erinnert uns zwar automatisch sofort an menschliche Herrschaftssysteme. Eine Ameisenkönigin ist aber keine 'Autoritätsperson'. Sie legt Eier und wird von den Arbeiterinnen gehegt und gepflegt. Aber sie entscheidet nicht, was eine Arbeiterin tun oder lassen soll. In den Staaten der Ernteameisen wird die Königin durch Tunnel, Kammern und Tausende von patrouillierenden Ameisen von den übrigen Ameisen abgeschirmt. Diejenigen Ameisen, die außerhalb des Baus arbeiten, haben nur zu den Kammern an der Oberfläche des Baus Zutritt. Die Königin wäre rein physisch gar nicht in der Lage, auf sie einzuwirken. In den USA ist der Handel mit ganzen Ameisenstaaten legal. Verboten ist aber, Königinnen (die bis zu über 20 Jahre leben können) mit zu verkaufen. Trotzdem funktionieren diese Staaten auf harmonische Art und Weise. Sie errichten einen Bau, bauen Brücken, sammeln Nahrung und verteidigen ihren Staat gegen Eindringlinge. Dies alles tun sie ohne eine Königin. Das Fehlen einer zentralen Autorität mag uns merkwürdig vorkommen, da wir in vielen Bereichen der Gesellschaft an hierarchisch strukturierte soziale Gruppen gewöhnt sind: in Universitäten, Unternehmen, Regierungen, beim Militär usw. Die quasi wie von Geisterhand dirigierte Organisation der Ameisenstaaten fasziniert und inspiriert uns Menschen immer wieder.

Die einzelnen Individuen vollbringen in ihrer Gesamtheit kognitive Leistungen, die die Fähigkeiten jedes Einzeltiers weit übersteigen. Doch eine hierarchisch oberste Instanz, ein zentraler Organisator, ist nirgends erkennbar. Die 'Seele' des Ameisenstaats ist dezentralisiert als kollektive Intelligenz über die Gesamtheit der Gruppenmitglieder verteilt.

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Foto: Wikimedia 2009

Permanent treffen Tausende von Gehirnen, jedes lediglich mit einem engen Erfahrungshorizont ausgestattet, Tausende weitgehend unabhängiger Entscheidungen. Dabei verfügen sie über eine Vielfalt von Lernmechanismen, mit denen sie ihre Verhaltensprogramme den Gegebenheiten anpassen. Die Flexibilität der Individuen macht den 'Superorganismus' zu einem riesigen Parallelprozessor, in dem unendlich viele Ereignisse gleichzeitig bearbeitet werden. Dieser Superorganismus gleicht einem virtuellen Großhirn, in dem unzählige Miniaturgehirne drahtlos zusammengeschlossen sind. Die Übertragung von Informationen erfolgt über Verhaltenssignale. Der Organismus kann nur im Ganzen überleben; die einzelnen Teile sind ohne das Ganze nicht überlebensfähig. In dieser Hinsicht ähneln sie dem Menschen, der ebenfalls aus unzähligen Organismen besteht, die ebenfalls alle selbstständig handeln, aber auch ohne das Ganze nicht überlebensfähig sind. Zwar verfügen wir über eine zentrale Verwaltung durch unser Gehirn, aber die einzelnen Zellen erledigen ihre Aufgaben selbstständig, ohne auf Befehle des Gehirns zu warten. Selbst wenn eine gewisse Koordination da ist, findet sie meistens unbewusst statt.

Die Schlichtheit der Ameisensprache und die relative Schlichtheit dieser Tiere selbst ist für den Ameisenstaat nicht von Nachteil. Computerprogrammierer wissen: Beim Aufbau eines Systems dürfen die einzelnen Teile nicht zu kompliziert sein. Ein dicht geknüpftes Netz bestehend aus einfachen Einzelteilen ist in dieser Hinsicht sehr vorteilhaft. Komplexität und Differenzierung ergeben sich dann nach und nach ganz von selbst. Aus diesem Grunde reagiert eine Ameise auch nicht auf alle Reize, denen sie ausgesetzt ist. Sie ignoriert sie so lange, bis sie entscheidet, dass der Reiz so stark ist, dass er wirklich beantwortet werden muss.

Ameisen verfügen über ein unglaublich aufwändiges und kompliziertes chemisches Kommunikationssystem. Ihre wichtigsten Sinnesorgane sind die Fühler, über die sie unzählige Informationen in Form von Duftstoffen, den Pheromonen, aufnehmen. Diese Pheromone sind Hormone, die nicht nur im Körper der einzelnen Ameise produziert werden und bestimmte Verhaltensweisen auslösen. Sie werden über die Drüsen abgesondert und bewirken, dass sich andere Ameisen, die sie aufnehmen, genauso verhalten wie die absondernde Ameise. Das heißt: Wird eine einzelne Ameise gereizt und dadurch aggressiv, werden auch die Tiere in ihrer unmittelbaren Umgebung unweigerlich aggressiv. Außerdem dienen diese Pheromone als Markierungsflüssigkeit - für Nahrungsquellen und gefährliche Orte oder als Hinweisschilder auf den berühmten Ameisenstraßen.

 


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