2 1 Einleitung Das  Studium  der  Bewegung  von  Tieren  ist  traditionell  ein  Schwerpunkt  der  Biologie.  Doch die Biologen konnten niemals klären, wie Vögel, Fische oder Fledermäuse es fertig bringen, in Formation zu fliegen und ihren Flug so zu koordinieren, als könnten sie darüber in jedem Augenblick  eine  unmittelbare  und  einstimmige  Übereinkunft  erzielen.  Vor  den  30er  Jahren sahen  sich  die  Wissenschaftler  daher  sogar  genötigt  anzunehmen,  dass  Vögel  über  eine  Art Gedankenübertragung miteinander kommunizieren. Schwärme,  Scharen  und  Herden  wurden  in  diesem  Jahrhundert  umfangreich  studiert.  Die Motivation ist dabei eine Schaffung künstlicher Geschöpfe mit den selben Fähigkeiten. Jüngste  Fortschritte  in der Robotik brachten eine Vielzahl autonomer Roboter hervor, die in der    Lage    sind    zahlreiche    Tätigkeiten    in    unterschiedlichsten    Situationen    auszuführen. Gleichzeitig  haben  Forschungen  auf  dem  Gebiet  der  künstlichen  Intelligenz  das  Verständnis über    die    Entwicklung    komplexer   Verhaltensweisen   gefördert.   Die   Verbindung   dieser Forschungsfelder  sollte  es  ermöglichen  Multiroboter-Systeme  mit  Tendenz  zur  biologischen Schwarmbildung zu entwickeln. 2 Geschichtlicher Hintergrund Schwarmformationen    in  der  Natur  bieten  in  erster  Linie  kleineren  Tieren  Schutz.  Dabei verwirrt die große Anzahl von Tieren vor allem große Fressfeinde, die nicht mehr in der Lage sind  ein  einzelnes  Tier  zu  fokussieren.  Schutz  bietet  auch  der  Schwarm  als  Ganzes,  der Feinden  ein  größeres  Tier  vortäuscht.  Ein  weiterer  Vorteil  liegt  in  der  Möglichkeit  in  der Gruppe  weitaus  größere  Tiere  zu  jagen,  als  als  Einzeltiere.  Diese  angegorenen  Instinkte führen   die   Tiere   instinktiv   zusammen.   Nun   gilt   es   diese   Instinkthandlung   in   einem Computermodell zu integrieren. Die ersten Schritte in diese Richtung ging Susan Amkraut, die 1985 gemeinsam mit Michael Girard - an einer Animationssequenz arbeitete, die dann später unter dem Titel “Eurhythmy“ (Kunstvolle  Bewegung)  mehrere  Medienkunstpreise  bekam.  In  diesem  Computerfilm  sollte ein  Vogelschwarm  aus  einem  Turm  aufflattern,  und  Susan  Amkraut  schrieb  damals  ein Programm für das Bewegungsverhalten der Vögel, in dem so etwas wie eine anziehende Kraft vorgesehen   war,   die   den   Schwarm   zusammenhielt,   und   eine   abstoßende   Kraft,   die   den Zusammenstoß der Tiere verhinderte. Bereits 1965 stellten die Wissenschaftler Cullen, Shaw und Baldwin [CuSwBa65] die These über Sphären auf, die ein Individuum umgibt. Ein Schwarm kommt dabei dadurch zustande, weil jedes Tier das Bedürfnis hat die Sphäre eines anderen zu berühren. Dieser Mechanismus bewirkt  die  Erhaltung  einer konstanten Dichte des Schwarms, erklärt aber leider noch nicht, warum der Schwarm in seiner Gesamtheit so etwas wie ein intelligentes Verhalten zeigt, das die  Fähigkeiten  der  einzelnen  Tiere  weit  übersteigt.  Er  scheint  dabei  eine  übergeordnete Ganzheit   zu   bilden,   die   sich   von   außen   gesehen   wie   ein   denkendes,   wahrnehmende, reagierendes und entscheidendes Wesen verhält.   Eine   Lösung   fand   der   Computerwissenschaftler   Craig   Reynolds   [Reynol87],   der   sich eingehend  mit  der  Theorie  des  Schwarmverhaltens  beschäftigt.  Es  stellte  sich  heraus,  dass das,  was  im  Schwarm  geschieht,  nichts  anderes  als  eine  Überlagerung  der  Bewegungen einzelner Tiere ist. Während seiner Mittagspause hatte er immer wieder die Amseln auf einem nahe  gelegenen  Friedhof  beobachtet.  Trotz  aller  Bemühungen  konnte  er  keinen  “Führer“ ausfindig  machen,  dem  sämtliche  anderen  Vögel  nacheiferten.  Er  war  sich  bald  sicher,  dass alle Amseln nur ein paar einfachen Regeln folgten. Und im Jahr 1987 machte er sich daran, ein  geeignetes  Modell  zu  finden  (siehe  Kapitel  4  Schwarmmodell),  welches  die  Grundlage heutiger autonomer Robotersysteme bildet.