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häufigen Hindernisüberwindungen zu Gruppenabspaltungen, wobei die Grüppchen nicht
mehr zueinander finden. Die Lösung hierbei könnte sein, den Kreaturen eine Ausschau
nach anderen Herden zu implementieren.
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Anwendungsgebiete
6.1
Schwarmbeobachtungen in der Wissenschaft
Das Phänomen der kollektiven Bewegung ist für Physiker nichts Geheimnisvolles. Etwas
Ähnliches passiert, wenn eine Flüssigkeit gefriert oder ein heißes Stück Eisen während des
Abkühlens magnetisch wird. Wissenschaftler nennen diese plötzlichen Veränderungen des
Zustands eines Stoffes Phasenübergänge. Und sie beruhen auf einem ähnlichem
Gemeinschaftssinn der daran beteiligten Atome und Moleküle, wie er bei den Vögeln zu
beobachten ist. Im Eisen zum Beispiel ist jedes Atom ein kleiner Magnet. Man kann ihn sich
etwa so wie eine Kompassnadel vorstellen, die in eine bestimmte Richtung weist. Oberhalb
einer Temperatur von 770 Grad Celsius zeigen all diese atomaren Nadeln in beliebige
Richtungen. Wenn die Temperatur allerdings unter diesen Wert fällt, stellen sich alle
Nädelchen in Reih und Glied auf und verstärken das Magnetfeld ihrer direkten Nachbarn
dabei. Diese Vorzugsrichtung der kleinen Einzelmagnete erst macht das Eisen als Ganzes
magnetisch. Kein Atom bekommt dabei mit, was in einem entfernten Bereich geschieht. Und
doch
kommen
die
Atome
zu
einer
Art
Übereinkunft,
bei
Unterschreiten
der
Übergangstemperatur sämtlich in eine Richtung zu zeigen.
In den frühen 90er Jahren erkannten die ungarischen Physiker Tamas Vicsek und Andras
Czirók die Verbindung zwischen den Phasenübergängen und dem Schwarmverhalten. Sie
studierten gerade, dass gewisse Bakterien sich zu Ringen zusammenschlossen wie Autos im
Kreisverkehr. Vicsek und Czirók dachten sich ein einfaches Modell für diese Bewegung aus.
Es besaß große Ähnlichkeit mit Reynolds virtuellen Vögeln - obwohl beide Seiten zu der Zeit
noch nichts voneinander wussten. Das Bakterienmodell war sogar noch simpler als das der
virtuellen Vögel. Alle Zellen bewegten sich darin mit derselben Geschwindigkeit. Aber die
Forscher berücksichtigten auch zufällige Störungen, um nachzuahmen, dass die Zellen
manchmal ziellos umherirren. Die Bewegung der virtuellen Zellen, die Vicsek und Czirók
beobachteten, war sehr unterschiedlich. Sie hing davon ab, wie dicht sich die Zellen
tummelten und wie das Verhältnis zwischen zufälliger und Gruppenbewegung war. Unter
bestimmten Voraussetzungen schlossen sich kleine Ansammlungen von Bakterien zusammen
und bewegten sich wie Vogelschwärme. Gab es nur wenige zufällige Störungen, dann
verbanden sie sich mitunter zu einem Strom. Waren die Störungen dagegen stark, dann irrten
die Zellen willkürlich umher, ohne jedes Zeichen einer kollektiven Ordnung.
Der Wechsel von kollektivem Schwarmverhalten zu unkoordinierter Bewegung kann bei
starken Störungen sehr abrupt erfolgen. Die Forscher erkannten darin eine Analogie zu dem
Übergang zwischen einem magnetischen zu einem unmagnetische Zustand in Eisen oder
einem anderen Metall: Steigende Temperaturen durchbrechen - ähnlich wie die starken
Störungen - die gemeinsame Orientierung zwischen den benachbarten Eisenatomen. Es
scheint so zu sein, dass Lebewesen allein dadurch, dass sie auf ihre nächsten Nachbarn
achten, eine Art Gruppenbewusstsein entwickeln können.
6.2
Animation von Schwärmen
Traditionelle handgefertigte Animationen werden immer noch mit einem Medium produziert,
dass sehr unhandlich ist, wenn es darum geht Bewegungen zu automatisieren. Heute, genau
wie vor zwanzig Jahren, arbeiten Trickfilmzeichner noch auf der selben niedrigen
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