Computermodell ahmt die Fähigkeiten elektrischer Fische nach

Aal

Beobachtungen unter anderem am Aal: «Elektrische» Fischarten haben eine faszinierende Fähigkeit: Mithilfe eines sechsten, elektrischen Sinns gelingt es ihnen, durch die trübe Unterwasserwelt zu schwimmen, Formen zu erkennen oder ihre Beute aufzuspüren. 

Martin Pelanek/Shutterstock

Foschung
Wissenschaftler der ETH Zürich haben eine 2D-Computersimulation entwickelt, die nach einem Vorbild aus der Natur verschiedene Formen aufgrund von elektrischen Signalen erkennen kann. Dies könnte einst dazu dienen, die Unterwasserwelt mit autonomen Robotern zu erkunden.

«Elektrische» Fischarten haben eine faszinierende Fähigkeit: Mithilfe eines sechsten, elektrischen Sinns gelingt es ihnen, durch die trübe Unterwasserwelt zu schwimmen, Formen zu erkennen oder ihre Beute aufzuspüren. 

Dazu erzeugen die ihre eigenen elektrischen Felder, die von umgebenden Objekten gestört werden. Dieses Störsignal können die Tiere über Elektrorezeptoren auf ihrer Haut entschlüsseln - und so zielsicher durchs Wasser navigieren.

Diese Eigenschaft versuchen Forschende im Computer zu imitieren. Das Ziel: Ein Unterwasserroboter, der sich in völliger Dunkelheit zurechtfindet.

Hohe Treffsicherheit
Die beiden ETH-Wissenschaftler Lorenzo Baldassari und Andrea Scapin sind diesem Vorhaben nun einen Schritt nähergekommen: Sie entwickelten einen Algorithmus, der einen elektrischen Fisch nachahmt. Dieser erkannte eine geometrische Form in seiner Nähe mit hoher Treffsicherheit, wie sie im Fachmagazin «SIAM Journal on Imaging Sciences» berichten.

Für die Computersimulation liessen sie den Fisch in mehreren Bahnen zufälligerweise etwa um einen Tropfen, einen Kreis oder ein Lebkuchenmännchen kreisen. Die Informationen der elektrischen Störungen durch das anvisierte Objekt kombinierten die Forschenden anschliessend, sodass der computeranimierte Fisch die Form richtig erraten konnte.

Es bleibt noch viel zu tun
Autonome Roboter mit Elektrosensortechnologie könnte unerforschte Navigations-, Bildgebungs- und Klassifizierungsmöglichkeiten in der Unterwasserwelt bieten, insbesondere in trüben Gewässern oder schlechten Lichtverhältnissen, sind die Zürcher Wissenschaftler überzeugt.

Bis es jedoch soweit ist, müssen sich Meeresforscher noch gedulden: Zum einen gilt der Algorithmus nicht für drei, sondern erst für zwei Dimensionen. Zum anderen müsste sich der Ansatz noch bei Tests mit künstlichen Fischen ausserhalb einer Simulation unter Beweis stellen. 

Kommentare (0)