Musterlösungen - Cognitive Computing - page 512

So steigt z. B. die Aggressivität der Tiere mit zunehmender Gruppengröße. Die Arbeitsleistung bei
Ameisen steigt in der Gruppe. Verschiedene Tiere in der Gruppe fressen mehr, als wenn sie allein
gehalten werden. Eine zu hohe Bevölkerungsdichte führt dagegen zu einem so genannten Stress, der
sich negativ auf die Tiere auswirkt. Mäuse werden beispielsweise bei Überbevölkerung unfruchtbar.
Im Folgenden soll das Konzept des Schwarms anhand der natürlichen Vorbilder der Fische
erarbeitet werden. Bei diesen Tieren zeigt sich, dass der Zusammenhalt des Schwarms
durch die sogenannte Sozialattraktion bewirkt wird. Das bedeutet, dass sich einzelne
Tiere, die bisher eher getrennt zum Schwarm bewegten, ab einem bestimmten Zeitpunkt
zu diesem hingezogen werden. Innerhalb des Schwarms wird aber andererseits immer
ein Mindestabstand zwischen den Tieren eingehalten, den man als Individualdistanz be-
zeichnet. Deren Größe schwankt von Art zu Art und auch je nach Lebensumständen. Bei
Auftauchen eines Feindes nimmt dieser ab. Die Mitglieder eines Schwarms kennen sich
nicht individuell und sind alle gleichberechtigt, so dass sich das Verhalten des gesamten
Schwarms aus der Kooperation der Einzeltiere ergibt.
So kann man z. B. beobachten, dass ein Schwarm zunächst geradeaus schwimmt und dann plötzlich
wie auf ein Kommando hin abschwenkt, ohne dass ein einziger Fisch ausschert.
Der Fischschwarm besitzt keinen Führer. Die Fähigkeit der Fische, sich anzupassen, ist
in einem bestimmten Bereich des Vorderhirns lokalisiert. Insofern ist ein Schwarm ein
System, das aus vielen einzelnen Teilen besteht und durch geordnetes Zusammenwirken
dieser Einzeltiere eine makroskopische Struktur zeigt. Um einen solchen Schwarm zu
beschreiben bzw. zu modellieren, kann man entweder für jeden einzelnen Fisch die Ge-
schwindigkeit, die Richtung sowie den Abstand und Winkel zum nächsten Fisch angeben,
oder man betrachtet den Schwarm als Gesamtheit und beschreibt die Größe, Richtung und
Geschwindigkeit des Gesamtschwarmes. Im ersten Fall ist eine große Informationsmenge
nötig, im zweiten Fall eine wesentlich geringere, so dass hier auf eine Informationskom-
pression zurückgegriffen wird.
Die Abstände und Winkel zwischen den Fischen innerhalb eines Schwarmes schwan-
ken um einen Mittelwert herum. Entsprechendes gilt auch für die Abstände zwischen den
Fischen. Diese statistischen Schwankungen sind bedingt durch das ständige gegensei-
tige Anpassen der Fische in Geschwindigkeit und Richtung. Die Verteilung der Fische
im Schwarm ist also lose gekoppelt. Äußere Umstände beeinflussen die Abstände und
den Ordnungsgrad innerhalb eines Schwarms. Auftreten eines Feindes führt zu einer Ver-
ringerung der Abstände und zu einem zunehmenden Ordnungsgrad. In der Sprache der
Synergetik kann man also davon sprechen, dass der Schwarm als Ganzes die Einzeltiere
bezüglich Richtung und Geschwindigkeit „versklavt“ und damit als Ordnungsparameter
wirkt. Andererseits wird dieser aber wiederum nur durch die Aktivität der Einzeltiere auf-
rechterhalten. Für die Ordnung im Schwarm ist ein intensiver Informationsaustausch er-
forderlich, wobei die Entscheidung durch die Majorität erfolgt.