Bionik Aktuelle Trends und zukünftige Potenziale - Institut für ...

ständig geschlossene Kreisläufe Idealbilder. Auch in der Natur gibt
es keine perfekten Kreisläufe, aber wenn von Organismen neue
Stoffe entwickelt werden, entstehen ko-evolutiv in der Regel auch
entsprechende Abbauwege. Organische „Abfälle“ werden im Sinne
einer Kaskade von anderen Organismen genutzt, bis hinunter zum
Humus bzw. zur Mineralisierung.
� Diversität, Redundanz, Modularität, Multifunktionalität
Die Vielfalt von Lösungen spielt in der Evolution eine wichtige
produktive und stabilisierende Rolle, auch wenn weit verbreitete
Vorstellungen über einen unmittelbaren Zusammenhang zwischen
Vielfalt und ökologischer Stabilität meist grobe Vereinfachungen
darstellen. Module wie Organe, Zellen, Organellen und
Moleküle ermöglichen Vielfalt auf der Basis eines begrenzten Sets
von Strukturen.
� Multikriterielle (mehrdimensionale) Optimierung in dynamischer
Umgebung
Die multikriterielle Optimierung gehört vermutlich zu den interessantesten
Leistungen von Evolutionsprozessen. Unsere technischen
Artefakte sind allzu oft nur mit Blick auf einige wenige
Zielfunktionen optimiert und zudem auf wohl definierte Randbedingungen
angewiesen. Organismen funktionieren auch in turbulenten
Umgebungen. Schnecken schaffen es bspw. ihr Perlmutt
auch in einer „dreckigen Brühe“ zu produzieren. Die sich am
Evolutionsprozess orientierenden (bionischen) Optimierungsverfahren
eröffnen einen Zugang zu multikriteriellen Optimierungsverfahren.
� Adaptivität, Resilienz, Selbstheilung
Störungen, Angriffe usw. sind in der Natur normal. Natürliche
Systeme können sich nicht darauf beschränken diese abzuwehren
oder ihnen zu entkommen. Sie müssen lernen, Störungen und Angriffe
zu verarbeiten, ohne dadurch völlig aus dem Gleichgewicht
geworfen zu werden (in dramatische Systemzustände zu geraten).
Stichworte betreffen hier den Aufbau und die Stärkung von Abwehr-
bzw. Immunsystemen sowie Mechanismen wie Selbstheilung,
Resilienz, Robustheit sowie Gestaltungsziele wie Eigensicherheit
usw.
� Selbstorganisation
Die Fähigkeit zum Aufbau komplexer Strukturen (fern vom thermodynamischen
Gleichgewicht) gehört ebenfalls zu den interessantesten
Fähigkeiten von Organismen und Populationen bzw. des
ganzen Evolutionsprozesses. Möglichkeiten einer bionischen Umsetzung
dieses Prinzips beginnen womöglich schon im anorgani-
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2 .4 Der besondere Charakter der Bionik
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