Forschungsfeld "Organic Computing"
Organische PCs lernen von der Natur

Egal, ob Heimcomputer, globales Netzwerk oder computergesteuerte Fertigungsstraßen – ein Absturz der Rechnersysteme lässt sich nicht vermeiden. Die Technik wird immer leistungsfähiger, damit komplexer und störanfälliger.

HB BERLIN. „Es hat sich eine Kluft zwischen Komplexität und Beherrschbarkeit aufgetan, die es zu schließen gilt, besonders mit Blick auf sicherheitskritische Anwendungen“, sagt Hans-Ulrich Heiß, Professor am Institut für Telekommunikationssysteme der TU Berlin. Sein Team und weitere 17 deutsche Forschergruppen suchen daher nach neuen Organisationsprinzipien für Rechnernetze – Hard- und Software. Das DFG-geförderte Projekt soll Computersysteme entwickeln, die sich selbst organisieren, optimieren, reparieren und den Umgebungsbedingungen anpassen. „Dies könnte durch organische Computersysteme gelingen, die biologische Prozesse nachahmen“, sagt Heiß. Das bedeutet aber nicht, dass sie aus organischen Materialien bestehen. Basis ist die hergebrachte Siliziumtechnologie.

Die Forscher an der TU Berlin entwerfen Geräte für komplexe Funknetzwerke, die sich von selbst umorganisieren, wenn sich neue Teilnehmer einklinken oder Störungen auftreten. Erreicht werden soll dies durch einen analytischen Blick auf die Natur: Etwa auf die Heilung von Hautzellen nach einem Unfall oder die Temperaturanpassung des Körpers. „Bei der Erforschung von Selbstordnungsprinzipien sind selbst Ameisenvölker von Interesse, die immer den kürzesten Weg zwischen Futterstelle und Ameisenhaufen finden, ohne einer zentralen Ordnung zu folgen“, sagt der Forscher. Vielmehr spielen deren Duftstoffe (Pheromone) eine Rolle, die sie hinterlassen. Die höhere Konzentration wird von nachfolgenden Tieren als günstigster Weg erkannt.

Die Forscher setzen die Konzentrationen in Zahlen um und entwickeln daraus Routing-Algorithmen für Rechnernetze. Dieses Verfahren hat sich auch die US-Fluggesellschaft Southwest Airlines zunutze gemacht, um von den intelligenten Transportwegen der Ameisen auf effektive Luftfrachtstrecken zu schließen: Eine spezielle Software errechnete so ein neues Streckennetz. Dabei kam heraus, dass nicht der kürzeste Weg der günstigste und schnellste ist, sondern der, auf dem wenig umgeladen werden muss – die Umladerate fiel um 80 Prozent.

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