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Forscher entwickeln Cyborg-Kakerlaken, die sich gezielt steuern lassen. Dabei nutzen Sie das präzise Gespür der KI für das Erregungslevel der Insekten aus. Die Einsatzmöglichkeiten der Technologie könnten weit über die Tiere hinausgehen.
Für einen Moment bleibt die Kakerlake stehen. Ihre Fühler tasten die Luft ab, dann biegt sie abrupt nach links ab und verschwindet in einer engen Öffnung zwischen zwei Wänden. Auf ihrem Rücken sitzt ein kleiner schwarzer Rucksack, kaum größer als eine Briefmarke.
Darin arbeiten Sensoren, Mikroelektronik, künstliche Intelligenz. Während das Tier durch ein Labyrinth krabbelt, misst das System seinen Herzschlag, registriert Signale seines Nervensystems und analysiert jede Bewegung seiner Beine.
Es ist eine Szene, die Forscher der Universität Osaka auf ihren Bildschirmen beobachten. Kurven pulsieren über den Monitor, Datenpunkte flackern – und ein Algorithmus berechnet, ob die Schabe gerade entspannt ist, unter Stress steht oder eine Gefahr wahrnimmt. Glaubt das System, das Tier ist ruhig, sendet es einen kurzen Reiz: ultraviolettes Licht oder feine Vibrationen. Und plötzlich schlägt es eine Linkskurve ein.
Was nach einer dystopischen Netflix-Serie klingt – Maschine steuert Entscheidung und das über erstaunlich subtile Signale –, ist real. Ein aktuelles Experiment, dessen Ergebnisse jetzt das Fachmagazin „Robomech Journal“ veröffentlicht hat, geht einen Schritt weiter in einem Feld, das seit Jahren zwischen Robotik, Militärforschung, Biologie und Science-Fiction schwebt: den sogenannten Cyborg-Insekten. Lebende Tiere, die wie biologische Roboter funktionieren.
Ihr Erfolgsgeheimnis: der „Übergang vom Kontrollieren zum Zuhören“, wie es Keisuke Morishima, Versuchsleiter und Professor für Maschinenbau, nennt. Zusammen mit indonesischen Forschern hat er ein System entwickelt, das Organismen nicht mehr bloß fernsteuert wie ein lebender Mini-Roboter.
Per künstlicher Intelligenz kann es lernen, ihren biologischen Zustand zu erfassen – und nur dann einzugreifen, wenn sie dazu bereit sind. Der Vorteil dabei: Ist das Tier bereits in Alarmbereitschaft oder im Fluchtmodus, wird es durch die zugefügten Reize zusätzlich belastet. Es reagiert unkontrollierter und chaotischer – und lässt sich weniger zuverlässig steuern. Und dennoch liegt genau darin auch eine der größten Gefahren.
Denn Cyborg-Insekten, kurz für „cybernetic organisms“, sind keineswegs neu. Schon seit den frühen 2000er-Jahren experimentieren Wissenschaftler damit, Tiere mit Elektronik zu koppeln. Sie implantieren Elektroden in Käfer, um sie im Flug nach links oder rechts zu lenken. Die Forschungsbehörde des US-Verteidigungsministeriums Darpa finanzierte immer wieder Projekte mit Hybrid-Insekten, die der Überwachung dienen sollten. Heuschrecken wurden darauf trainiert, Sprengstoffe zu erschnüffeln.
Die Logik dahinter ist simpel. Die Natur hat viele Probleme längst effizienter gelöst als Ingenieure. Kakerlaken können durch millimeterbreite Spalten kriechen, stürzen selten ab, benötigen kaum Energie und finden selbst in chaotischen Umgebungen ihren Weg.
Wo Drohnen scheitern oder Roboter stecken bleiben, kommen sie oft ohne Weiteres durch. Nach einem Erdbeben könnten sie daher künftig durch Trümmer krabbeln und mit Sensoren nach Überlebenden suchen. In Industrieanlagen ließen sich gefährliche Gase mit ihnen messen. Manche träumen gar von Schwärmen biohybrider Insekten, die riesige Gebiete überwachen.
Bisher funktionierten diese Systeme allerdings meist nach einem simplen Prinzip: Reiz rein, Bewegung raus. Das Tier wurde gelenkt, indem man sein Nervensystem über eine Art biologische Fernbedienung stimulierte. Genau davon wollten sich die Osaka-Forscher nun absetzen.
Für ihre Versuche bauten sie einen tragbaren Miniatur-Rucksack, den sie ihren Madagaskar-Fauchschaben anschnallten. Mit ihren bis zu acht Zentimeter langen Körpern gilt diese Kakerlakenart als robust und stabil genug, um die Pakete mit den Sensoren, den Batterien und der Funktechnik zu tragen.
Anschließend setzten sie die Tiere den verschiedenen Situationen aus: In manchen Kammern fanden sie Nahrung, in anderen waren sie Hitze oder chemischen Stoffen ausgesetzt, teilweise auch ultraviolettem Licht.
Währenddessen zeichneten die Geräte permanent auf, wie aktiv ihr Nervensystem war, wie schnell sie wohin liefen und wie stark ihr Herzschlauch arbeitete, also das schlauchförmige Organ, das als eine Art Herz-Vorstufe die Flüssigkeit durch ihren Körper pumpt. Eine KI lernte so mit der Zeit, ihren inneren Zustand zu erkennen. Bewegte sich eine Schabe auf Nahrung zu, interpretierte das System das als „ruhig“. Litt sie unter Hitze oder Chemikalien, stoppte es jede zusätzliche Stimulation.
Damit waren sie, so die aktuelle Studie, erstaunlich erfolgreich: Normale, unbeeinflusste Kakerlaken verhielten sich wie echte Tiere. Fanden sie Futter, blieben sie oft dort und erkundeten das Labyrinth nicht weiter. Die Cyborg-Kakerlaken hingegen ließen sich so steuern, dass sie selbst weiterliefen und mehr Bereiche durchquerten, wenn sie es sich eigentlich bequem machen wollten.
Was die Forscher als Durchbruch feiern, wirft aber auch eine Grundfrage auf: Was bedeutet es, wenn eine Maschine entscheidet, wie sich ein Lebewesen bewegt, wie es handelt?
Denn das eigentliche Ziel vieler Labore ist nicht das Insekt selbst, sondern die Entwicklung sogenannter intelligenter Biohybridsysteme. Systeme also, in denen künstliche Intelligenz biologische Prozesse kontinuierlich überwacht, interpretiert und beeinflusst – über Gehirnimplantate oder KI-gesteuerte Prothesen beim Menschen. Auch dort geht es darum, biologische Signale auszulesen und in technische Entscheidungen zu übersetzen.
Noch steckt all das im Versuchsstadium. Die Tiere bewegen sich bislang nur in Laborumgebungen. Viele technische Probleme bleiben ungelöst: Laufzeit der Batterien, Verarbeitung der Daten in Echtzeit, Stabilität der Sensoren außerhalb kontrollierter Bedingungen. Und trotzdem: Die Schaben von Osaka sind womöglich mehr als nur ein kurioses Forschungsobjekt.
Vor einigen Jahren noch konnte man Insekten lediglich nach rechts oder links schicken. Heute ist künstliche Intelligenz bereits in der Lage zu lesen, ob sie in der Stimmung dazu sind. Sie sind damit womöglich ein frühes Modell für eine Zukunft, in der Maschinen lebende Organismen nicht nur beobachten. Sondern aktiv den entscheidenden Moment abpassen, um sie noch stärker zu lenken – und von ihnen zu profitieren.
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