Was ist der Imaging Hangar?
Der Imaging Hangar ist ein Labor des Exzellenzclusters Forschungskolleg Kollektives Verhalten. Konzipiert ist diese hochmoderne Einrichtung zur Bewegungserfassung von Kollektiven wie Insekten- und Vogelschwärmen, Säugetier- und Menschengruppen sowie Roboterkollektiven. Die Idee für einen Raum mit anpassungsfähigem Design zur Tierbeobachtung entstand im Jahr 2015. Fertiggestellt seit 2022, können nun in den 1.900 Kubikmetern eine Vielzahl von Forschungsprojekten durchgeführt werden.
Forschungsmöglichkeiten
Der Imaging Hangar ist mit den neuesten Technologien zur Bewegungserfassung und Tracking ohne Markern ausgestattet und damit eine der modernsten Einrichtungen dieser Art weltweit. In der reaktiven 3D-Umgebung können Forschende das kollektive Verhalten von Tieren, Menschen und Robotern in noch nie dagewesener Detailgenauigkeit untersuchen und so neue Einblicke in die Dynamik kollektiver Systeme gewinnen.
Experimente
Die ersten Experimente mit Ameisen und Heuschrecken waren sehr vielversprechend, und die Ergebnisse haben bereits wertvolle neue Erkenntnisse über ihr Verhalten geliefert. Das bisher größte Projekt war die Untersuchung eines Heuschreckenschwarms mit 10.000 Tieren. Unser Team beobachtete die Bewegungen, Organisation und Dynamik der Heuschrecken mit dem Ziel, ihr Verhalten bei der Futtersuche in verschiedenen Gebieten sowie die Kommunikation im Schwarm bei Gefahr zu verstehen. Auch die Gründe für die bereits aus der Bibel bekannten Heuschreckenplagen sollen so entschlüsselt werden.
Übersicht über bisherige Experimente im Imaging Hangar
Oktober-Dezember 2023
In einem erneuten Heuschreckenprojekt Ende 2023 ging es den ForscherInnen rund um Vishwanath Varma darum, den Übergang zwischen dem gleichförmigen Marschieren der Insekten und dem Laufen im Kreis zu ergründen. Unter Anleitung unseres technischen Leiters des Imaging Hangars, Mathias Günther, und mit Hilfe von Biologiestudenten veränderten wir die Form und Ausrichtung der Arena sowie die Lichtmuster auf dem Dach, um die Faktoren zu ermitteln, die die Heuschreckenschwärme beeinflussen.
Learn more
Juli-September 2023
Fluginsekten sind bei der Steuerung und Stabilisierung ihres Fluges auf das Sehvermögen angewiesen. Natürliche Schwankungen von Lichtverhältnissen stellen eine große Herausforderung für das Insektengehirn dar. Um zu verstehen, wie sie diese Herausforderung meistern, wird in diesem Experiment erforscht, welche Rolle das Verhalten für Sinneseindrücke spielt.
Learn more
Mai-Juni 2023
Mit mehr als 25 selbstorganisierten Roboterautos testeten Liang Li und sein Team die potenzielle Skalierbarkeit von in der Natur auftretendem Verfolgungsverhalten. Die Verhaltensregeln basierten auf den Mustern von in virtueller Realität schwimmenden Zebrafischen. Das Forscherteam wollte herausfinden, ob eine Gruppe von Robotern ein Schwarmverhalten an den Tag legen kann, und die Robustheit dieses Verhaltens bewerten. Dafür verwendeten sie denselben Controller und dieselben Parameter, die im biologischen System auftraten.
Further information
März 2023
Das bisher größte Projekt im Imaging Hangar war die Untersuchung eines Schwarms von 10.000 Heuschrecken. Die Forschenden beobachteten die Bewegungen, Organisation und Dynamik der Heuschrecken mit dem Ziel, ihr Verhalten bei der Futtersuche in verschiedenen Gebieten sowie die Kommunikation im Schwarm bei Gefahr zu verstehen.
März 2023
Heuschreckenmännchen in natürlich vorkommenden Schwärmen bilden Gruppen, die als "Leks" bezeichnet werden. Diese werden von den Weibchen zur Paarung aufgesucht. In dem Experiment von Greg A. Sword wird getestet, ob sich dieses Aggregationsverhalten im Schwarmlabor wiederholen und untersuchen lässt.
November 2022
Im November 2022 führten Luke Costello, Mark Bugden und Vishwanath Varma ein Pilotexperiment mit Heuschreckenschwärmen durch. Normalerweise werden Heuschrecken im Labor in kleinen Gruppen von bis zu 200 Tieren in kleinen Räumen beobachtet, obwohl sie in freier Wildbahn in Gruppen von Millionen von Individuen schwärmen. Um zu untersuchen, welche Rolle die Größe für das beobachtete Verhalten von Heuschreckenschwärmen im Labor spielt, arbeiteten die Wissenschaftler in einem größeren Raum mit einer höheren Anzahl an Tieren: ca. 2.000 Heuschrecken in einem Raum mit einem Durchmesser von 2 m. Dieses Experiment war der Vorlauf auf das Heuschreckenexperiment mit 10.000 Tieren in einer Arena von 5 m Durchmesser, durchgeführt im März 2023.
September-Oktober 2022
Im Imaging Hangar legte eine Kolonie Blattschneiderameisen einen halbnatürlichen, 30 Meter langen Futterweg an. Christoph Kleineidam und sein Team untersuchten die Optimierung der Wege (Wegeführung und Hindernisbeseitigung) und die Optimierung des Blättertransports zum Nest.
Further information
Juli 2022
Trotz großer Fortschritte in der Robotik verstehen wir die Mechanismen in biologischen Systemen nicht vollständig. In einem Semesterkurs unterrichtete Liang Li bioinspirierte Robotik. Die Nutzung von Robotern zum Verständnis biologischer Systeme wurde in dem Kurs erarbeitet. In der Abschlussprüfung mussten die Studierenden den Namen CASCB mit einem selbst programmierten Roboterauto nachfahren. Zu der Veranstaltung im Imaging Hangar waren alle CASCB Mitglieder eingeladen.
Further informationExperimente im Imaging Hangar durchführen?
Der Imaging Hangar steht Forschenden aus der ganzen Welt offen, und das CASCB freut sich darauf, neue Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen bei uns begrüßen zu dürfen. Wenn Sie sich für Experimente im Imaging Hangar oder einer unserer anderen Einrichtungen bewerben möchten, verwenden Sie bitte das Formular Imaging Facility Proposal (auf Englisch).
Einblick in den Imaging Hangar
Im Januar 2023 besuchte der baden-württembergische Ministerpräsident die Universität Konstanz und machte sich auch ein Bild von der innovativen Technolgie zur Erforschung von Schwärmen. Er war sehr beeindruckt von den Möglichkeiten im Imaging Hangar, in dem nicht nur Tierkollektive, sondern auch Kollektive von Menschen und Robotern untersucht werden können, was ganz neues Forschungspotential eröffnet.
Auch die Öffentlichkeit ist eingeladen, den Imaging Hangar zu besuchen. Kommen Sie vorbei und werfen einen Blick durch das Fenster im Gebäude ZT 7. Zu besonderen Anlässen öffnen wir gerne unsere Türen, aber natürlich haben die Schwarmversuche unserer Forscherinnen und Forscher Vorrang.
Unser Imaging Hangar ist eine hochmoderne Einrichtung, die unser Verständnis von kollektivem Verhalten revolutionieren wird. Mit fortschrittlicher Technologie, flexiblem Design und fachkundigem Forschungsteam wird der Imaging Hangar mit Sicherheit das Gebiet der Schwarmforschung bedeutend voranbringen – für Tiere, Menschen und Roboter gleichermaßen.
Kontakt Imaging Hangar
Für weitere Information über den Imaging Hangar und die dortige Forschung wenden Sie sich bitte an Mathias Guenther