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

Herausforderungen im Bereich der Sensorik: Biologische Systeme zur
Sinneswahrnehmung und Signalverarbeitung sind den heutigen künstlichen
Systemen überlegen. Es gilt, die Informationen nach ihrer Relevanz
zu sortieren und Datenverarbeitungsaufwand zu reduzieren. Die
technische Nachahmung von Tasten, Riechen und Schmecken stellt
ebenfalls eine große Herausforderung dar.
Herausforderungen im Bereich der Steuerung: Die herkömmlichen
Steuerungsmechanismen sind für die Aufgaben, die ein Roboter erfüllen
soll, nicht ausreichend. Daher versuchen die Wissenschaftler die
Steuerungsprinzipien des Gehirns nachzuahmen, insbesondere die dezentrale
Steuerung und das parallele Rechnen.
Die Realisierung von Robotern mit autonomen Eigenschaften
(ESA 2004) erfordert allerdings die Bewältigung der Herausforderungen
in allen drei Bereichen.
Materialwissenschaften
Bei den Materialwissenschaften handelt es sich um ein Forschungs-
und Entwicklungsgebiet, das geradezu dadurch charakterisiert ist,
dass die Grenzen zwischen Grundlagenforschung und angewandter
Forschung schon von Anfang an verschmolzen sind. Ihre Grundlage
haben die Materialwissenschaften in den Ingenieursdisziplinen. Ihre
Entwicklung war von der wissenschaftlichen Seite her lange bestimmt
durch die Festkörperphysik, Physikalische Chemie, die Quantenmechanik
und nicht zuletzt die Mathematik. Hinzu kamen mit ihrem
Mix aus wissenschaftlichem und (ingenieur-)praktischem Wissen die
Metallurgie, Polymerchemie und die Keramik. Die jüngste Geschichte
der Materialwissenschaften wurde etwa seit den 1990er Jahren durch
starke Einflüsse aus den Bereichen der Informatik („computational
material sciences“), der Nanotechnologie und nicht zuletzt der Biologie
geprägt. Auch die Materialwissenschaften dürften sich demnach
genauso wie die Bionik als Lernfeld anbieten für „Converging Sciences
and Technologies“.
Die französische Wissenschaftshistorikerin Bernadette Bensaude-
Vincent (2001) hat in einem interessanten Forschungsprojekt die
Entwicklung der Materialwissenschaften („materials science and engineering“)
von ihren Anfängen in den 1950er Jahren bis heute untersucht.
Die bionische Idee, von der Natur zu lernen, hat ihr zufolge
parallel, aber auch als Teil der Nanotechnologie und der „Computational
Material Science“ in den 90er Jahren des 20. Jahrhunderts
Einzug in die Materialwissenschaften gehalten. Sie weist darauf hin,
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3. 2 Ergebnisse der Kurzfallstudien
Sensorik
Steuerung
Verschmelzung von Grundlagen-
und angewandter Forschung
Herausbildung der
Materialwissenschaften
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