Effizienz bei Ameisen

• Ameisen sind sehr klein, sie haben winzige Gehirne, und man kann sie zwischen zwei Fingern zerquetschen. Trotzdem überleben sie schon seit wahrscheinlich fast 200 Millionen Jahren und werden das aller Voraussicht nach mindestens noch mal so lange tun.

Das liegt daran, dass sie im Laufe der Evolution ein paar sinnvolle sowie ein paar fragwürdige Skills entwickelt haben. Sinnvoll sind Algorithmen zur Lösung von Logistik-Problemen, die Pilzzucht im Nest, die Intensivhaltung von Blattläusen für die Futterproduktion und Vorratshaltung für schlechte Zeiten. Fragwürdig sind Sklaverei und die Diskriminierung von Männern, zumindest aus anthropozentrischer Sicht. Aber darüber gleich mehr.

1. Der Ameisen-Algorithmus

Es gibt geschätzt 20 Billiarden Ameisen auf der Erde, etwa 2,5 Millionen pro Mensch. Menschen vertrauen auf ihre individuelle Intelligenz. Ameisen vertrauen auf ihre Schwarmintelligenz.

So lösen sie das vertrackte Handlungsreisenden-Problem, an dem viele Menschen scheitern. Bei dieser komplizierten Aufgabe geht es darum, wie man für einen Handelsvertreter die beste Reiseroute berechnet, wenn er innerhalb von vier Wochen hundert Kunden in ganz Deutschland besuchen soll, die an unterschiedlichen Tagen Zeit haben. Die Planung für die Reise mit allen Unwägbarkeiten der Bahn, mit Flugverspätungen, Rushhours und Staus auf der Autobahn bringt menschliche Gehirne und Computer an ihre Grenzen. Deshalb schaute man sich die Sache bei den Ameisen ab. Management-Experten nennen das Verfahren ACO, Ant Colony Optimization, auf Deutsch: Ameisenalgorithmus. Er hilft dabei, unter vielen möglichen Lösungen die beste zu finden.

Ameisen wenden ACO-Algorithmen für alles Mögliche an: Nahrung finden, Straßen bauen, Blattläuse melken, Müll entsorgen. Das Grundprinzip: nicht lang schnacken, einfach mal machen. Und dann alle miteinander. Beispiel Futtersuche: Dafür schlägt die Ameise einen Zufallskurs ein und legt per Pheromondrüsen eine Duftspur. Wenn sie Futter findet, nimmt sie eine Probe mit und verstärkt die Duftspur zum Nest. Dort probieren andere Ameisen das Mitgebrachte und folgen dann der Duftspur zur Futterquelle. Dabei versprühen auch sie ihre Pheromone, wodurch die Duftspur immer stärker wird. Bis die Futterquelle versiegt. Dann reduzieren die Ameisen ihre Pheromon-Abgabe. Neue Futterquellen werden gefunden und markiert, die Laufwege verändern sich.

„Ameisen sind sofort bereit, ihr Verhalten zu ändern, wenn es neue Informationen gibt“, sagt Erik Frank, Ameisenforscher am Lehrstuhl für Tierökologie und Tropenbiologie an der Universität Würzburg. Keine Ameise beharrt auf dem Gewohnten. „Ameisen lernen unglaublich schnell“, sagt Franks Kollege Tomer Czaczkes am Lehrstuhl für Zoologie und Evolutionsbiologie von der Universität Regensburg. „Das macht sie so erfolgreich.“