Die Vielfalt des Lebens

Verhaltensbiologie trifft Informatik

26. August 2019 Von Schwarmintelligenz bis ökonomischen Netzwerken

Der Exzellenzcluster „Centre for the Advanced Study of Collective Behaviour“ wurde 2018 bewilligt und baut auf dem in Konstanz entstehenden Spitzenforschungszentrum Centre for Visual Computing of Collectives (VCC) auf. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus der Biologie, Physik, Mathematik und Informatik, aber auch aus der Psychologie und den Wirtschaftswissenschaften erforschen datengestützt das Verhalten von Tieren und Menschen in Gemeinschaften.

Schmuckbild: Aquarium mit Tablet und Simulation des Fischschwarms

Ameisen, die sich die Arbeit teilen, Vögel, die in Schwärmen fliegen, Fischschwärme, die wie ein einziger Organismus funktionieren, oder Menschen, die einem Modetrend folgen: Kollektives Verhalten ist eigentlich überall anzutreffen. „Aber was sind die Mechanismen dieses Verhaltens, das die Gemeinschaft dorthin bringt, wohin es der Einzelne niemals geschafft hätte?“, fragt Iain Couzin von der Universität Konstanz. Der Professor für Verhaltensbiologie bildet mit dem Ökonomen Urs Fischbacher und dem Informatiker Oliver Deussen das Sprechertrio des Clusters, an dem auch das Max-Planck-Institut für Ornithologie in Radolfzell beteiligt ist.

Um diese Mechanismen zu entschlüsseln, nutzen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Computeranalysen und modernste Sensorsysteme wie das weltraumgestützte ICARUS-Modul, das Tierbewegungen aufzeichnet und beispielsweise Aufschluss über das Verhalten von Zugvögeln oder die Wanderung von Tierherden gibt. „Unsere Mission ist es, das Verständnis kollektiver Phänomene auf der Basis von Analyse und Visualisierung von Massendaten und quantitativen Untersuchungsmethoden zu verbessern“, so Couzin, der 2015 als einer der Direktoren des Max-Planck-Instituts für Ornithologie das Department of Collective Behaviour gegründet hat. Der Verhaltensbiologe ist sich sicher: Ob in der Natur, Gesellschaft oder Technologie, für den Fortschritt in diesen Bereichen ist es essenziell, kollektives Verhalten zu verstehen und in Ansätzen auch zu beeinflussen.

„So tragen Heuschreckenschwärme zu großen humanitären Krisen bei und gefährden die Existenzgrundlage von einem Zehntel der Weltbevölkerung“, sagt Couzin. „Aber bislang sind wir nicht in der Lage, konkret vorherzusagen, wann und wo sich ein solcher Schwarm bildet.“ Bestimmte Vogel- und Fledermausarten gelten als Herde von Krankheitserregern, jedoch fehlt es an grundlegendem Wissen über ihre Wanderungsbewegungen.

Auch Robotiker interessieren sich für die Clusterforschung, denn Regeln über das Schwarmverhalten könnten helfen, Schwärme von Drohnen so effizient zu organisieren, dass sie weder zusammenstoßen noch den Kontakt verlieren. „Und auch Menschen zeigen viele Formen kollektiven Verhaltens, wenn sie sich zum gemeinsamen Handeln zusammenschließen, Arbeitsteilung nutzen, soziale Normen einhalten und durchsetzen“, so Couzin. „Allerdings haben wir in vielen Fällen nur ein qualitativ basiertes Verständnis davon, wie Menschen sich gegenseitig beeinflussen, und die Wechselbeziehungen zwischen Ideen, Meinungen und der funktionalen Komplexität unserer Gesellschaften bleiben ein Rätsel.“ Der Cluster will die Mechanismen dahinter aufdecken.