Forschung: Häuser und Städte aus Pflanzen

Im europäischen Projekt "Flora Robotica" steuern Roboterschwärme das Entstehen einer neuartigen, natürlichen Architektur.

Entstehung neuartiger architektonischer Gebilde. Bild: flora robotica.

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Die synthetischen Materialien, die wir benutzen, um Produkte und Gebäude herzustellen, altern, zerfallen, erfüllen schließlich nicht mehr ihre Funktion und müssen ersetzt werden. Im Gegensatz dazu gewinnen Pflanzen durch ihr Wachstum und das sich festigende Gewebe beständig an Größe und Stärke und erneuern laufend ihre Bestandteile.

Diesem Ansatz folgt eine Gruppe von Informatikern, Robotikern, Zoologen, Zellbiologen, Mechatronikern und Architekten aus Deutschland, Dänemark, Österreich und Polen. Ihr Projekt "Flora Robotica" wird seit 2015 von der Europäischen Union im Rahmen des Forschungs- und Innovationsprogramms Horizon 2020 gefördert (FET Fördervereinbarung Nr. 640959). Leiter ist Prof. Dr.-Ing. Heiko Hamann von Institut für Technische Informatik der Universität zu Lübeck.

Am 24. Oktober 2018 hat die Gruppe ihre neuesten Ergebnisse im Journal Open Science der Royal Society veröffentlicht (Mostafa Wahby, Mary Katherine Heinrich, Daniel Nicolas Hofstadler, Ewald Neufeld, Igor Kuksin, Payam Zahadat, Thomas Schmickl, Phil Ayres, Heiko Hamann: “Autonomously shaping natural climbing plants: a bio-hybrid approach”, DOI: 10.1098/rsos.180296).

Pflanzen sind komplexe Organismen, die ihre Umwelt wahrnehmen und auf Umweltveränderungen reagieren. Es besteht eine lange Historie von Gärtnern und Kunsthandwerkern, die sich dieser natürlichen Stärke der Pflanzen bedient haben, indem sie Hecken und Bäume beliebig formten. In Meghalaya, Indien, hat man lebende Pflanzen sogar Brücken bilden lassen, die sich im feuchten Klima bedeutend besser halten als Stahlbrücken.

Aufbau nachhaltiger Lebenswelten

Im Projekt „Flora Robotica“ werden bio-hybride Roboter entwickelt, die mit Pflanzen kooperieren, um ihre Formung zu automatisieren. Sie erweitern die natürlichen Fähigkeiten der Pflanzen, Entscheidungen zu treffen, und eröffnen neue Möglichkeiten der Kommunikation zwischen Mensch und Pflanze, so dass ein Benutzer das Wachstum steuern und formen kann.

Die Roboter nutzen die natürliche Reaktion der Pflanzen auf ihre Umwelt, indem sie gezielt Lichtreize an die Pflanzen senden. Dadurch wird deren Wachstum in Formen und Muster geleitet, die ansonsten so nicht entstehen würden. In dem Artikel berichten die Wissenschaftler, wie eine Gruppe von immobilen Roboterknoten Kletterpflanzen ein Muster entlang einem ca. zwei Meter hohen Klettergerüst wachsen lässt.

Roboter wurden schon in der Vergangenheit eingesetzt, um Pflanzenwachstum zu beeinflussen, etwa in automatisierten Gewächshäusern. In „Flora Robotica“ gehen die Wissenschaftler einen entscheidenden Schritt weiter: Ihr Ziel ist es, das Pflanzenwachstum durchgehend zu beeinflussen und auf diese Weise neuartige architektonische Gebilde entstehen zu lassen. Roboterschwärme werden zu Baumeistern einer völlig neuen Pflanzenarchitektur.

Die intelligenten Pflanzen sollen künftig dabei helfen, nachhaltige Städte und Lebenswelten aufzubauen, von “lebendigen Mauern” über Möbel bis hin zu ganzen Häusern. In dem Projekt nimmt aber auch architektonische Ästhetik einen wichtigen Platz ein, und es entstehen neue, sich permanent ändernde, ressourcenschonende architektonische Systeme.

An „Flora Robotica“ sind die Universität zu Lübeck (Institut für Technische Informatik), die Adam Mickiewicz Universität, Polen (Fakultät für Molekular- und Zellbiologie), das Centre for Information Technology and Architecture, Dänemark, die Firma Cybertronica Research, Deutschland, die IT University of Copenhagen, Dänemark (Robotics, Evolution and Art Lab) und die Karl-Franzens-Universität Graz, Österreich (Fakultät für Zoologie, Artificial Life Lab) beteiligt. (Quelle: Universität zu Lübeck)

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