Die Baupläne der Natur

Ingo Rechenberg versucht die geheimen Baupläne der Natur zu entschlüsseln und dann in modernster Technik einzusetzen. Der Bioniker betreibt quasi Produktpiraterie in der Natur. Im Moment interessiert er sich für den Sandskink, eine Echse aus der Sahara, die aufgrund ihrer super-glatten Haut förmlich durch den Sand schwimmt. Ingo Rechenberg, Evolutionstechniker und Bioniker, TU Berlin: "Man muss natürlich in der Natur mit offenen Augen herumlaufen und das wird dann mit der Zeit immer besser und besser. Trotzdem staune ich immer, wie lange man manchmal braucht, obwohl einem das in der Wüste permanent vor Augen gehalten wird, erst nach einer gewissen Zeit denkt man, Mensch, da steckt ja was dahinter, das kann man ja technisch anwenden." Am Berliner Institut für Bionik und Evolutionstechnik versucht Rechenberg mit seinem Team, das Geheimnis der Superhaut des Sandskinks zu lösen. In Versuchsreihen werden verschieden harte und glatte Materialien wie Metalle oder Glas mit unterschiedlichen Sandsorten berieselt. Das Ergebnis ist immer dasselbe: Alle verschleißen schneller als die schuppige Echsenhaut. Inzwischen haben die Forscher interessante Strukturen auf den Schuppen entdeckt. Wahrscheinlich sind sie für die ungewöhnlichen Eigenschaften verantwortlich - und vielleicht kann man nach ihrem Vorbild schon bald besonders verschleißarme Materialien entwickeln. Ein ganz anderes Forschungsgebiet der Berliner Bioniker ist der Flugzeugbau. In Rechenbergs Institut werden viele Fragestellungen zum Thema Evolution und Vogelflug untersucht. So versuchen Mitarbeiter, in Windkanälen den Bau des Vogelflügels im Detail zu verstehen. Sie entwickeln so neue Tragflächenformen für die Luftfahrtindustrie. Nebenbei interessiert man sich hier auch dafür, wie die Evolution als solche funktioniert. Das simuliert Rechenberg, indem er das evolutionäre Prinzip der Mutation anwendet. Versuch und Irrtum entscheiden über den Fortgang des folgenden Experiments: Es soll eine optimale Rohrkrümmung mit möglichst wenig Strömungswiderstand gefunden werden. So etwas kann man mathematisch schlecht berechnen. Deshalb setzt Rechenberg nun auf Versuch und Irrtum: Würfel entscheiden darüber, ob sechs Stellschrauben das Rohr in die eine oder andere Richtung bewegen. Ergibt sich dadurch eine strömungsoptimierte Form, ist diese die Basis, quasi die Elterngeneration, für eine neue Würfelrunde. So nähert man sich nach und nach dem optimalen Ergebnis. Aus solchen Versuchen hat der Forscher Rechenprogramme entwickelt, die die Evolution simulieren. Mit ihnen kann man zum Beispiel Brücken optimieren. Viele kleine Mutationen führen hier schnell zu einer besonders leichten und stabilen Brücke. Ein Weg, der die Natur als Vorbild hat und zum Teil besser arbeitet als mathematisch-technische Optimierungsverfahren. Ändert man die Start-Bedingungen, entwickelt das Programm entsprechend andere Lösungsvorschläge. Die können auf den ersten Blick schon mal unsinnig wirken. Die Evolutionsstrategie jedoch kennt keine schlechte Lösung.