Die Kommunikation zwischen Menschen, Pflanzen und Maschinen erm?glichen und dabei St?dte neu gestalten: Seit 2015 forschen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus vier Nationen unter der Leitung der Universit?t Paderborn im Projekt ?flora robotica“ an intelligenten Pflanzen. An dem von der EU gef?rderten Forschungsprojekt sind Informatiker, Robotiker, Zoologen, Zellbiologen, Mechatroniker und Architekten aus Deutschland, D?nemark, ?sterreich und Polen beteiligt. Insgesamt wird das Projekt mit rund 3,6 Mio. Euro gef?rdert.
?Diese ?intelligenten“ Pflanzen sollen künftig – von Roboterschw?rmen angeleitet – unsere St?dte architektonisch beleben: von der kontrolliert begrünten Wand bis hin zu ganzen H?usern aus lebender Biomasse“, erl?utert Jun. Prof. Dr. Heiko Hamann vom Heinz Nixdorf Institut der Universit?t Paderborn das Projekt. Um dies zu erreichen, entwickelt das internationale Forscherteam sogenannte ?biohybride Gesellschaften“ aus Roboterschw?rmen und Pflanzen. Neuartige im Projekt entwickelte Technologien machen es erstmals m?glich, dass Menschen, Pflanzen und Roboter miteinander auf hohem Niveau kommunizieren und gemeinsame Ziele erreichen k?nnen.
Eine der gro?en Herausforderungen im Forschungsprojekt ?flora robotica” ist der Aufbau eines Kommunikationsnetzwerkes zwischen Pflanzen, Menschen und Robotern. Dazu haben die Wissenschaftler v?llig neuartige Kommunikationskan?le entwickelt, die sowohl das kurzfristige wie auch das langfristige Wachstum der Pflanzen beeinflussen k?nnen: ?Die Roboter k?nnen den Pflanzen mitteilen, in welche Richtung sie wachsen sollen, und die Pflanzen k?nnen den Robotern bekannt geben, was sie dafür brauchen, z. B. Wasser oder Licht“, so Hamann.
Roboter als Dolmetscher zwischen Mensch- und Pflanzenwelt
Die Roboter kommunizieren aber nicht nur mit den Pflanzen, sie werden auch zu Vermittlern und Dolmetschern zwischen der Menschen- und der Pflanzenwelt. ?Wir Menschen k?nnen somit erstmals strukturiert, gezielt und geplant an einer v?llig neuartigen Pflanzenarchitektur arbeiten“, verdeutlicht Jun. Prof. Dr. Heiko Hamann. Forscher erhalten erstmals durch die Roboter in ?Echtzeit” Informationen über den Zustand der Pflanzen, z. B. N?hrstoffmangel. 必威体育 k?nnen so darauf reagieren, bevor negative Auswirkungen auf die Pflanze entstehen k?nnen. Umgekehrt k?nnen auch die Forscher über die Roboter Pflanzen Informationen zukommen lassen. Etwa ob die Pflanze gerade die jeweilige gewünschte architektonische Form bildet oder ihr Wachstum anders ausrichten muss.
Intelligente Pflanzen bauen nachhaltige lebenswerte Umwelten
Bereits jetzt werden Roboter immer wieder eingesetzt, um Pflanzenwachstum zu beeinflussen, etwa in automatisierten Gew?chsh?usern. In flora robotica gehen die Wissenschaftler einen entscheidenden Schritt weiter: Ihr Ziel ist es, das Pflanzenwachstum durchgehend zu beeinflussen und auf diese Weise innovative neue architektonische Gebilde entstehen zu lassen. Die Roboter werden zu einer Art ?Baumeister“ einer v?llig neuartigen Pflanzenarchitektur. Die intelligenten Pflanzen sollen künftig dabei helfen, nachhaltige St?dte und Lebenswelten aufzubauen, von “lebendigen Mauern” über M?bel bis hin zu ganzen H?usern. Im Projekt flora robotica nimmt aber auch architektonische ?sthetik einen wichtigen Platz ein und es entstehen neue, sich permanent ?ndernde, ressourcenschonende, architektonische Systeme.
Technologie, die ?das Sprechen“ mit Pflanzen m?glich macht
Technisch erm?glicht die Kombination einer Vielzahl von Sensoren die Kommunikation zwischen Robotern und Pflanzen. Diese Sensoren funktionieren auf der Basis von verfügbarer Technologie, wie einfachen Abstandssensoren und anderen optischen Sensoren. Zus?tzlich hat das Forscherteam aber auch neue Technologien entwickelt: wie Biomassesensoren, die auf der Verzerrung von elektromagnetischen Feldern basieren, oder auch Transpirationssensoren und Sensoren, die den Saftfluss (Xylemsaftfluss) messen.
Manche der symbiotischen Roboter sind station?r, andere wiederum bewegen sich langsam fort, um mit dem Pflanzenwachstum Schritt zu halten. Schnell hingegen funktionieren die Kontrollmechanismen der Roboter, welche die Pflanzen durch Hochintensit?ts-LEDs und Vibrationsmotoren beeinflussen. Weiterhin benutzen die Forscher blaues Licht, um die Pflanzen über sogenannten ?Phototropismus” zu steuern, indem ihre Wachstumsspitze von der Lichtquelle angelockt wird. Eingesetzt wird aber auch Licht im sogenannten ?far-red”-Bereich (zwischen dem Spektrum von sichtbarem und infrarotem Licht), um auf Pflanzen gezielt absto?end zu wirken. Gleichzeitig werden Vibrationsmotoren eingesetzt, um das Wachstum auf bestimmte Teilbereiche zu beschr?nken.
In den bisherigen Experimenten wurde das Zusammenspiel zwischen Robotern und einer Vielzahl von verschiedenen Pflanzenarten, zum Beispiel Bambus, Bohnen, Bananen oder Tomaten, bereits erfolgreich getestet.
Weitere Informationen:
Das flora robotica Team:
- Universit?t Paderborn (Heinz Nixdorf Institut, Institut für Informatik, Schwarmintelligenz)
- Adam Mickiewicz Universit?t, Polen (Fakult?t für Molekular- und Zellbiologie)
- Centre for Information Technology and Architecture, D?nemark
- Cybertronica Research, Deutschland
- IT University of Copenhagen, D?nemark (Robotics, Evolution and Art Lab)
- Karl-Franzens-Universit?t Graz, ?sterreich (Fakult?t für Zoologie, Artificial Life Lab)
Das Projekt wird durch das Horizon 2020 Forschungs- und Innovationsprogramm der Europ?ischen Union unter der FET F?rdervereinbarung Nr. 640959 gef?rdert.
Homepage: http://www.florarobotica.eu/
Offizielles Projekt-Video: https://youtu.be/Byo55asQUwM
Twitter: @florarobotica https://twitter.com/florarobotica
Instagram: https://www.instagram.com/florarobotica/
Youtube channel: https://www.youtube.com/channel/UCkQPj4HB-1IxZJ9AXB-cVxA
