Iain Couzin vor einem Modell des menschlichen Gehirns
Iain Couzin vor einem Modell des menschlichen Gehirns (Bild: Nico Ernst/Golem.de)

Verhaltensforschung mit GPUs Demokratie braucht Deppen

In San Jose hat der Verhaltensforscher Iain Couzin gezeigt, wie sich die Simulation von Schwarmverhalten mit GPUs in Einklang mit realen Experimenten bringen lässt. Die Ergebnisse bieten auch einen Einblick in menschliches Verhalten.

Anzeige

Wenn ein Schwarm Fische im Ozean von einem Räuber angegriffen wird, flüchten die Tiere in Sekundenbruchteilen - aber wie machen sie das so schnell und geordnet? Das ist eine der Fragen, denen der vielfach ausgezeichnete Verhaltensforscher Iain Couzin von der Princeton-Universität nachgeht.

In den 1940er und 50er Jahren dachten die Wissenschaftler Couzin zufolge noch, dass Fische das mit spontaner Gedankenübertragung erreichen. Telepathie wurde damals ernsthaft als Möglichkeit diskutiert. Heute weiß man, dass die Fische, unter anderem durch Sicht und Druckveränderungen im Wasser, wahrnehmen, was ihre Nachbarn gerade tun. Auch mit einem anderen Mythos räumte Couzin auf.

Fische mit gutem Gedächtnis

"Glauben Sie nicht, was so oft geschrieben wird - Fische haben nicht nur ein Erinnerungsvermögen von 8 Sekunden. Das ist ein Mythos, sie können sich Tage, Wochen, Monate und Jahre an etwas erinnern", sagte der Forscher.

Dass Fische durch die seitlich am Kopf angebrachten Augen vor allem sehen, was um sie herum - aber nicht vor ihnen - vorgeht, war einer der Schlüssel bei der Erforschung von Schwarmverhalten. Hilfreich waren dabei Simulationen, bei denen nicht nur die Richtung, sondern auch das Sichtfeld der Tiere in Animationen dargestellt wurde. Für die Blickrichtung wurde dabei Raycasting eingesetzt.

  • Das Ziel von Schwarmverhalten
  • Couzins Cluster mit Nvidia-GPUs für die Simulationen
  • Videoanalyse von Blick und Richtung bei Menschen
  • Diese Arbeit brachte Couzin die GTC-Keynote ein.
  • Ein Schwarm von 32.000 Fischen lässt sich per GPU simulieren.
  • Das Verhalten lässt sich mit solchen Gleichungen beschreiben.
  • Fischschwarm mit Erregungszuständen und Richtungen (Fotos: Nico Ernst)
  • Der linke Fisch will weg - was tun die anderen?
  • Je größer der Schwarm, desto weniger Informationsträger sind im Verhältnis nötig.
  • Plagen durch Heuschreclen sind ein ungelöstes Problem.
  • Den Versuchstieren wird ein Nerv gekappt, damit sie Bisse nicht mehr spüren.
  • Ein Gewaltmarsch, der durch Artgenossen erzwungen wird
  • Der Zwang zu marschieren sinkt, wenn Bisse nicht mehr helfen.
  • Iain Couzin vor einem Modell des menschlichen Gehirns
Fischschwarm mit Erregungszuständen und Richtungen (Fotos: Nico Ernst)

Aufwendige Videoauswertung

Ebenso war es erst mit steigender Rechenleistung von Computern möglich, Videos von realen Fischen in Echtzeit auszuwerten. Couzin zeigte dazu in seinem Vortrag auf der GPU Technology Conference einige Videos von eigenen Arbeiten und von Forschungen anderer Wissenschaftler, die ihre Modelle im Rechner sehr nah an Vorgänge in der Natur angepasst hatten.

Erst mit solchen Modellen, so Couzin, konnten sich die Verhaltensforscher dann an die Beantwortung weiterer Fragen machen. Klar ist, dass es einen oder mehrere Fische geben muss, die den Räuber zuerst bemerken. Sie flüchten dann in eine Richtung, in die die anderen Fische folgen - aber eben nicht alle, vielmehr sehen die angegriffenen Schwärme wie ein Nebel aus, durch den ein Geschoss fliegt. An den Rändern eines großen Schwarms verändert sich fast nichts, und ebenso schnell wie dessen kurzfristige Auflösung findet er wieder zusammen.

Die Regeln des Schwarms

Ein Grund dafür - und auch für die Informationsübermittlung - ist der Individualabstand, bei dem sich die Tiere wohl fühlen. Zu nah an anderen zu sein, ist ihnen ebenso unangenehm, wie von den Artgenossen zu weit entfernt zu sein. Bei panischer Flucht verändern sich diese Abstände so schnell, dass die anderen Tiere darauf ebenso spontan reagieren. Umgekehrt läuft der Prozess ab, wenn die Gefahr nicht mehr vorhanden ist. Das sind die sozialen Regeln, nach denen ein Schwarm funktioniert.

Die einzelnen Tiere können aber nicht wissen, wer gerade eine neue Information hat. Daher reagieren sie zunächst auf jede Veränderung, denn diese könnte ja eine wichtige Information darstellen. Dabei werden die üblichen sozialen Regeln mit denen von panischem Verhalten kombiniert: Plötzliche Veränderungen sind immer wichtiger als die üblicherweise geltenden Regeln.

Wissende und Unwissende 

tilmank 11. Jun 2012

https://www.youtube.com/watch?v=YBYU1eayaXs

jorgento 18. Mai 2012

Vielen Dank Herr Ernst! Ich hatte erfolglos gegoogelt. Auf jeden Fall wusste ich das...

Aileron 18. Mai 2012

Vielen Danke ;) danach habe ich gesucht. mfg Aileron

irata 18. Mai 2012

Würde eigentlich auch ganz gut passen ;-)

elcaleuche 18. Mai 2012

...oder einfach im Stau, wo einer ausschert und andere ihm folgen - obwohl er mutmaßlich...

Kommentieren



Anzeige

  1. Mitarbeiter für die technische Service-Hotline (m/w)
    ADG Apotheken-Dienstleistungsgesellschaft mbH, Stuttgart
  2. Projekt-Ingenieur (m/w) Security Sicherheitssysteme
    Flughafen München GmbH, München
  3. Produktmanager (m/w) Netzwerksicherheit
    ROHDE & SCHWARZ SIT GmbH, Berlin
  4. PHP Web Developer (m/w)
    transact Elektronische Zahlungssysteme GmbH - epay, Martinsried near Munich

 

Detailsuche


Top-Angebote
  1. NEU: Blu-ray-Box-Sets und Komplett-Boxen reduziert
    (u. a. Fast & Furious 1-6 nur 26,99€, Lethal Weapon 1-4 nur 17,97€, Unser Universum - Die...
  2. NEU: The Elder Scrolls III: Morrowind Game of the Year Download
    5,97€
  3. NEU: The Elder Scrolls IV: Oblivion Game of the Year Deluxe Edition [PC Steam Code]
    8,97€

 

Weitere Angebote


Folgen Sie uns
       


  1. Andrea Voßhoff

    Bundesdatenschützerin nennt Vorratsdaten grundrechtswidrig

  2. Release-Datum

    Windows 10 erscheint laut AMD Ende Juli

  3. Update

    Android Wear bekommt WLAN-Unterstützung und App-Übersicht

  4. Big Data in Unternehmen

    Wenn die Firma vor Ihnen weiß, wann Sie kündigen

  5. Biicode

    Abhängigkeitsverwaltung für C/C++ ist Open Source

  6. Elektroautos

    Google wollte Tesla für 6 Milliarden US-Dollar kaufen

  7. Blizzard

    Heroes of the Storm bricht im Juni 2015 los

  8. Ursache unklar

    IT bei Bundesagentur für Arbeit komplett ausgefallen

  9. MS Open Tech

    Microsoft integriert Open-Source-Tochterunternehmen

  10. Nach Microsoft-Deal

    Nokia plant für 2016 neue Smartphones



Haben wir etwas übersehen?

E-Mail an news@golem.de



Storytelling-Werkzeug: Linius und die Tücken von Open-Source
Storytelling-Werkzeug
Linius und die Tücken von Open-Source
  1. Freie Bürosoftware Libreoffice liegt im Rennen gegen Openoffice weit vorne
  2. ARM-SoC Allwinner verschleiert Lizenzverletzungen noch weiter
  3. ARM-SoC Allwinner soll LGPL-Verletzungen verschleiern

Die Woche im Video: Ein Zombie, Insekten und Lollipop
Die Woche im Video
Ein Zombie, Insekten und Lollipop
  1. Die Woche im Video Apple Watch, GTA 5 für PC und Akku mit Aluminium-Anode
  2. Die Woche im Video Win 10 für Smartphones, Facebook Tracking und Aprilscherze
  3. Die Woche im Video Galaxy S6 gegen One (M9), selbstbremsende Autos und Bastelei

Anleitung: Den Fritz-WLAN-Repeater DVB-C mit Kodi nutzen
Anleitung
Den Fritz-WLAN-Repeater DVB-C mit Kodi nutzen
  1. Workshop Kodi bequemer auf Amazons Fire TV verwenden
  2. Raspberry Pi 2 Die Feierabend-Maschine

  1. Re: warum nicht Android ?

    KojiroAK | 03:04

  2. Re: Bei der Art, wie man dort Ausschreibungen...

    User_x | 02:52

  3. Re: Das bedeutet, in einem Jahr konkuriert Nokia...

    KojiroAK | 02:47

  4. Re: Naja, eventuell gibt's jetzt ein paar freie...

    User_x | 02:46

  5. Re: Man könnte es kaufen ...

    throgh | 02:40


  1. 18:12

  2. 17:41

  3. 17:31

  4. 17:23

  5. 16:57

  6. 16:46

  7. 16:20

  8. 15:54


  1. Themen
  2. A
  3. B
  4. C
  5. D
  6. E
  7. F
  8. G
  9. H
  10. I
  11. J
  12. K
  13. L
  14. M
  15. N
  16. O
  17. P
  18. Q
  19. R
  20. S
  21. T
  22. U
  23. V
  24. W
  25. X
  26. Y
  27. Z
  28. #
 
    •  / 
    Zum Artikel