Das Software-Konzept, philosophisch

Beim Konzept der Software liegt in vielen Bereichen die Natur zu Grunde - ebenso wie die Laus selber als Hexapod in vielen Bereichen einem Tier, bzw. Insekt nachempfunden ist.

Um das Konzept zu verstehen und weiter zu entwickeln ist es daher am einfachsten, die Termini aus der Natur zu verwenden. Z.B.:

ComputerbegriffNatur
RoboterLaus
Speicher/DatenbankGedächtnis
CPUGehirn
ProgrammeGedanken

...usw.

Da wir nicht nur einen ferngesteuerten Spielzeugroboter bauen möchten, sondern eben eine ziemlich schlaue Laus, brauchen wir ein leistungsfähiges Gehirn mit einem möglichst großen Gedächtnis. Das steht natürlich im krassen Gegensatz dazu, was wir auf unserer Laus einbauen können. Daher teilen wir das Gehirn mit seinen entsprechenden Aufgaben in Groß- und Kleinhirn auf:
Das Kleinhirn bleibt in der Laus, das Großhirn lagern wir auf einen Server aus, mit dem sich die Laus telepathisch - dank WLAN - austauschen kann.

Wir können unser Wörterbuch wie folgt ergänzen:

CPU des RobotersKleinhirn
Speicher im RoboterKurzzeitgedächtnis
CPU des ServersGroßhirn
Datenbank des ServersLangzeitgedächtnis

Die Gedanken der Laus

Die "Laus-Welt" ist zunächst leer, bis auf die Laus selber, die sich in einem unbekannten Raum befindet.

Sollten nicht alle Füße Kontakt zum Boden haben, werden diese Füße abgesenkt, bis sie den Boden erreichen. (Die taktile Wahrnehmung geschieht durch Drucksensoren in den Füßen.) Durch den Druck, der auf die Füße wirkt, kann bereits jetzt auf eine Neigung, oder auch auf die Geländebeschaffenheit geschlossen werden.

Die Laus beginnt nun ihre Umwelt wahrzunehmen und diese Eindrücke eine gewisse Zeit im Kurzzeitgedächtnis zu behalten.

Lassen sich aus den Wahrnehmungen komplexere Erkenntnisse ableiten, so werden diese zum Großhirn geschickt. Ein Beispiel wären die mit Hilfe der 5 Distanzsensoren (evtl. könnte man diese mit den einfachen Augen von Spinnen vergleichen), die in der Lage sind, Entfernung und Lage eines Hindernis' zu ermitteln. Eine Erkenntnis "Wand in 85cm, verläuft um 12°gedreht von vorne links nach hinten rechts" wird dann weiter vom Großhirn verarbeitet. Mit Hilfe seines Langzeitgedächtnisses kann sich dieses dann Gedanken machen, wie das eigentliche Ziel trotz Hindernis zu erreichen ist.


Die 5 Sinne

Die Laus hat (wenn sie komplett ausgebaut ist) 4 Sinne. Riechen und Schmecken ist momentan nicht vorgesehen, obwohl man auch dies leicht mit entsprechenden Sensoren erreichen könnte (z.B. durch einen Gas-Sensor). Dafür hat die Laus einen Gleichgewichtssinn, der aus unerfindlichen Gründen nicht zu den Hauptsinnen beim Menschen gezählt wird:

Sehen5 Abstandssensoren geben Informationen über Entfernung und Lage von Hindernissen. Es gibt noch eine CMOS-Kamera, deren Bild aber nur für den Benutzer verwertbar ist und von der Laus selber nicht verarbeitet wird.
TastenJedes Bein hat einen Drucksensor. Damit ist es nicht nur möglich, eine Kollision mit dem Boden zu erkennen, sondern auch durch das Verhältnis der Sensordaten untereinander auf die Lage zu schließen. Ist die Laus z.B. nach rechts geneigt, dann werden die Sensoren auf der rechten Seite mehr Druck melden, als auf der linken.
Hören3 Tonsensoren sind im Winkel von 120° angeordnet. Es ist damit möglich, Signale zu hören und einer Richtung zuzuordnen.
GleichgewichtssinnDer Raumsensor beinhaltet Beschleunigungs-Sensoren, Dreh-Sensoren, sowie einen Kompass. Eine Orientierung á la Kompass hat der Mensch z.B. nicht, der bleibt einigen Vöglen vorbehalten.

Ansonsten wartet die Laus auf Anweisungen. Diese kommen immer vom Großhirn (Server).

Anweisungen können z.B. sein, sich zu einer bestimmten Position zu bewegen. Dabei muss der Roboter eigenständig Ausnahmesituationen bewältigen. Das können z.B. Hindernisse oder Abgründe sein (-> ausweichen), aber auch Schwäche (Spannungsabfall) oder zu hoher Herzschlag (Stromverbrauch), der darauf hindeutet, dass ein Muskel (Servo) ein Glied nicht an die gewünschte Position bewegen kann. In dem Fall müssen sich die Muskeln entspannen (Servos abschalten).


Das ausgelagerte Großhirn

Ein Großhirn auszulagern ist in der Natur nicht so einfach möglich. Uns bietet das noch weitere Vorteile:

  • Das Großhirn kann beliebig schnell und groß werden, denn wir können es beliebig erweitern.
  • Es kann sich irgendwo auf der Welt befinden, zumindest dort, wo die telepathischen Kräfte hinreichen (also dort, wo eine Internetverbindung ist).
  • Es kann als gemeinsames Bewusstsein für beliebig viele Individuen angesehen werden. Bemerkt die eine Laus eine Wand, so wissen es die anderen 20 angeschlossenen Läuse auch. (Neudeutsch: Die Roboter hängen an einem Server in der Cloud, oder, um es negativ auszudrücken: "Wir sind die Borg! ...")

Die Laus ist lernfähig

Ok, wir wollen nicht übertreiben, sie wird nicht lernen, ein Rinderfilet zu braten. Gemeint sind damit grundlegende Dinge wie Bewegungsabläufe.

Der Laus bringen wir rudimentäre Bewegungsabläufe bei, in dem wir ihr Gedanken (Programme) einpflanzen. (Das Ärgerliche ist, das Computer immer noch nicht in der Lage sind, sich ihre eigenen Gedanken zu machen, man muss ihnen alles vorkauen.) Die Laus kann aber durch ihre Sensorik einen solchen Gang beurteilen:

  • Wie schnell bin ich?
  • Wie viel Energie benötige ich?
  • Wie laut bin ich?
  • Wie viel Druck entsteht an den Füßen?

Von der anderen Seite betrachtet, erfolgt ein "Gang" mit sehr vielen Parametern. Wann werden welche Muskeln aktiviert, wie schnell beschleunigen die, wann bremsen die Muskeln wieder ab, etc. Es wird Parameter für jedes einzelne Bein geben und irgendwann wird sich die Laus damit bewegen. Aber sicherlich nicht auf optimale Weise!

Die Bewegungen kann man im ersten Schritt vielleicht mit einem Baby vergleichen, was gerade laufen gelernt hat und hin- und wieder noch mal umkippt. Die meisten Babys verbessern dann ihren Gang in den kommenden 4-5 Jahren... Das sollte unsere Laus auch tun, nur schneller.

Die Idee dahinter ist die, der Laus ein Ziel zu geben, z.B. möglichst schnell zu laufen und ihr hierfür zu erlauben, die gegebenen Parameter zu ändern. Das kann sie über das Zufallsprinzip machen. Wichtig ist, den neuen, etwas anderen Gang zu beurteilen. Hat sich etwas verbessert? War ich schneller? Was ist, wenn ich den geänderten Parameter in die andere Richtung ändere?

Die Laus wird für alle Parameter optimalere Werte finden, je länger sie ausprobiert und korrigiert!

Irgendwann wird die Laus mit den ihr gegebenen Fähigkeiten für eine gegeben Gangart ziemlich optimale Parameter gefunden haben.

Durch diese Lernfähigkeit muss eine anders aufgebaute Laus nicht mit neuen Parametern gefüttert werden, sondern man lässt sie sie erlernen.