Schleimpilz Blob Physarum polycephalum
HelenGinger, CC BY-SA 3.0, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.en

Schleimpilz „Blob“ Physarum polycephalum revolutioniert Stadtplanung und Schienennetzoptimierung

28.Apr.2024 05:26
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Ein ungewöhnlicher Protagonist betritt die Bühne der Stadtplanung und Schienennetzoptimierung: Physarum polycephalum, ein Schleimpilz, auch Blob genannt, der optimale Wege in komplexen Umgebungen findet. Dieser faszinierende Organismus rückt in den Fokus von Wissenschaftlern und Ingenieuren und bietet innovative Lösungen für moderne Herausforderungen.

Lösungen für ein altes Problem?

Steiner Baum - Schema

200 Jahre Forschung

Dabei ist die Frage nach der optimalen Netzwerkstruktur kein einfaches mathematisches Problem.
Mit den sogenannten „Steinerbaum-Problemen“ befassten sich bereits der der französische Gelehrte Joseph Diez Gergonne sowieder Schweizer Mathematiker Jakob Steiner, nachdem das Problem später benannt wurde, zu Anfang des 19. Jahrhunderts.

Obwohl Physarum polycephalum über kein Gehirn oder Nervensystem verfügt, findet der Schleimpilz effiziente Pfade, um Nahrung zu erreichen und Hindernisse zu umgehen. Damit zeigt er, dass intelligente Lösungen nicht unbedingt auf komplexen Strukturen basieren müssen.

Effiziente Verkehrswege

Forscher der Universität Tokyo demonstrierten eindrucksvoll die Fähigkeiten von Physarum polycephalum. Sie platzierten den Schleimpilz in einer Petrischale, die das Straßennetz von Tokio repräsentierte.

Bei Temperaturen zwischen 18 und 25 Grad Celsius und feuchter Umgebung breitete sich der Schleimpilz aus. Dabei bildet er ein Netzwerk aus gelben, schleimigen Fäden, die als Plasmodium bezeichnet werden. Das Plasmodium bewegt sich in Richtung Nahrungsquellen und verändert seine Form, um die Umgebung optimal zu nutzen.

Überraschenderweise bildete der Schleimpilz ein Netzwerk, das in seiner Effizienz dem realen Verkehrsnetz der Stadt ähnelte.

Hisagi (氷鷺), (Ausschnitt), CC BY-SA 3.0
Charlie Deets - unsplash.com

Stadtplanung mal anders

Seitdem haben Forscher weltweit die Anwendungsmöglichkeiten von Physarum polycephalum in der Optimierung von Verkehrsnetzen und Stadtplanung erkannt. Mithilfe von Modellierungen und Simulationen könnten Städte und Verkehrsunternehmen von den natürlichen Optimierungsfähigkeiten des Schleimpilzes profitieren, um zukünftige Infrastrukturprojekte effizienter und nachhaltiger zu gestalten.

Schienennetze im Fokus

Ein weiteres Anwendungsgebiet sind Schienennetzoptimierungen. In einer Studie wurden die Schienenverbindungen zwischen 32 deutschen Städten simuliert. Der Schleimpilz bildete erneut ein Netzwerk, das in seiner Effizienz dem realen Schienennetz entsprach. Diese Ergebnisse zeigen, dass Physarum polycephalum als natürliches Optimierungsmodell dienen könnte, um die besten Verbindungen für Schienennetze zu identifizieren.

In der Logistikbranche könnten Schleimpilz-basierte Optimierungssysteme dazu beitragen, Transportwege effizienter zu gestalten, Ressourcen besser zu nutzen und letztendlich die Umweltbelastung zu verringern. Vor dem Hintergrund des stetig wachsenden globalen Handels und der steigenden Anforderungen an Lieferketten bieten die Fähigkeiten von Physarum polycephalum einen vielversprechenden Ansatz, um den logistischen Herausforderungen unserer Zeit zu begegnen.

Kevin Hy - pexels.com

Optimale Netzwerke

Auch in der Netzwerkplanung, insbesondere in den Bereichen Telekommunikation und Internet, könnten die Fähigkeiten von Physarum polycephalum genutzt werden. Durch die Identifikation optimaler Verbindungen und den Aufbau effizienter Netzwerke könnten Unternehmen möglicherweise Kosten reduzieren, die Netzwerkleistung verbessern und die Qualität der Dienstleistungen für ihre Kunden steigern.

Die Erforschung von Physarum polycephalum bietet nicht nur spannende Einblicke in die natürlichen Fähigkeiten von Schleimpilzen, sondern auch Inspiration für zukünftige Innovationen in verschiedenen Branchen. Die Anwendung seiner Fähigkeiten kann dazu beitragen, dass wir effiziente, nachhaltige und umweltfreundliche Lösungen für eine Vielzahl von Herausforderungen entwickeln, die die moderne Welt prägen.

Fazit

In einer Zeit, in der die Menschheit mit immer komplexeren Problemen konfrontiert ist, bietet der Schleimpilz Physarum polycephalum einen überraschenden, aber vielversprechenden Ansatz, um Optimierungsaufgaben zu meistern. Durch das Studium und die Anwendung dieser natürlichen Intelligenz könnten wir effiziente, nachhaltige und umweltfreundliche Lösungen für die Stadtplanung, Schienennetzoptimierung und darüber hinaus entwickeln.

Physarum polycephalum hat das Potenzial, eine wahre Inspiration für zukünftige Innovationen zu sein. In den kommenden Jahren könnten die Optimierungsfähigkeiten dieses faszinierenden Organismus in einer Vielzahl von Branchen und Anwendungsbereichen eingesetzt werden. Damit lehrt uns der Schleimpilz eine wichtige Lektion: Manchmal liegen die besten Lösungen in der Natur verborgen, und es liegt an uns, sie zu entdecken und sie für eine bessere Zukunft zu nutzen.

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