Sport

Übersicht

Fussball-Videos

Live Fussball

Live-Ticker

blue Sport abonnieren

Ligen

Super League Klubs

Grasshopper Club Zürich

Übersicht

Live Wintersport

Resultate und Wertungen FIS

Skispringen Wertungen

Nordische Kombination

Resultate und Wertungen IBU

Übersicht

Live Eishockey

Resultate und Tabelle

Übersicht

Live Tennis

Turniere

Alle Grand Slam Turniere

Resultate

Übersicht

Live Motorsport

Rennen und Wertungen

Übersicht

Live Sport

Basketball

E-Mail Wetter

Musik

MyTech

Wordle

Videos

Wetter

Horoskop

Suche

Swisscom Dienste

Swisscom Apps

Sprache

Computersimulation Effizient dank Schwimmen im Schwarm

6.6.2018

Schwimmen im Schwarm spart Energie. Dies haben Forschende herausgefunden. (Archiv)
Source: KEYSTONE/AP/LEE JIN-MAN

Fische, die in Schwärmen schwimmen, haben einen klaren energetischen Vorteil. Dies konnten Forschende der ETH mithilfe einer hochdetaillierten, selbstlernenden Computersimulation zeigen.

Die Wissenschaftler vom Computational Science & Engineering Lab (CSElab) simulierten das komplexe Zusammenspiel von schwimmenden Fischen und ihrem Strömungsumfeld. Bisher wurden derartige Simulationen mit stark vereinfachten Modellen durchgeführt, weil die Berechnung der Fluiddynamik zu aufwändig war, wie aus einer Mitteilung der ETH Zürich hervorgeht.

Dank dem Supercomputer "Piz Daint" am Nationalen Hochleistungsrechenzentrum der Schweiz (CSCS) war nun erstmals eine rechenintensive Simulation ohne Vereinfachungen möglich. Zudem kam ein Algorithmus des verstärkenden Lernens zum Einsatz. Dabei erlernen die Agenten durch Belohnung, eine optimale Strategie zu entwickeln, um ihr Ziel zu erreichen.

Training für effizientes Schwimmen

Die Forschenden nutzen den Algorithmus, um die Fische auf ein optimales Schwimmverhalten zu trainieren. Die simulierten Tiere konnten autonom entscheiden, wie sie auf die unsteten Strömungsfelder, die ihre Artgenossen erzeugten, am effizientesten reagieren.

Überraschend seien die Fische, um Energie zu sparen, in der Wirbelströmung der anderen geschwommen, auch wenn es ihnen möglich gewesen sei, unabhängig voneinander zu schwimmen. "Intuitiv nimmt man an, dass die Fische den unruhigen Bereichen ausweichen und in ruhigen Bereichen schwimmen. Doch stattdessen lernen sie, direkt in die Wirbel hinein zu schwimmen", sagt Siddhartha Verma, vom CSElab laut der Mitteilung.

Schub aus dem Wirbel

Die Forscher stellten fest, dass die Fische beim Schwimmen dann am meisten Energie sparen, wenn sie nicht wie bisher angenommen hintereinander schwimmen, sondern sich leicht versetzt zur Schwimmrichtung ihres Anführers positionieren. In dieser Position nutzen sie die durch die Schwimmbewegung des Anführers generierten Strömungswirbel, indem sie diese mit ihrem Kopf abfangen und aufspalten.

Die Fragmente leiten sie dann an ihrem Körper entlang. Der Verlauf der aufgespaltenen Wirbel versorgt dabei die Fische mit Schub, ohne dem Anführer Energie zu rauben. "Damit gelang es uns zu zeigen, dass Fische, die sich passend in einem Schwarm positionieren, aus der dort herrschenden Fluiddynamik Energie ziehen können", so Verma.

Die entwickelten Algorithmen könnten nun für autonom schwimmende oder fliegende Roboter nutzbar gemacht werden. So könnten Drohnen beispielsweise unerwartete Strömungsverhältnisse in einem Sturm bewältigen.

Es gebe auch Überlegungen, Flugzeuge mit ähnlichen Zielen über bestimmte Strecken in Formationen fliegen zu lassen, um Treibstoff zu sparen. "Der von uns entwickelte Algorithmus könnte hier ebenfalls zum Einsatz kommen", wird Guido Novati, Doktorand am CSElab, in der Mitteilung zitiert. Die Studie der Forscher erschien im Fachjournal "PNAS".

Bilder des Tages

Zurück zur Startseite

Mehr aus dem Ressort

Videos aus dem Ressort

Willkommen, Zukunft! Jaguar stellt Konzeptfahrzeug «Type 00» vor

Der Wagen soll den Wandel des traditionsreichen Automobilherstellers verdeutlichen. Das Elektroauto soll in den kommenden Jahren in verschiedenen Modellen auf den Markt kommen. Jaguar gehört heute zusammen mit der ebenfalls ursprünglich britischen

03.12.2024

Ferien auf dem Meer: Diese 8 neuen Kreuzfahrtschiffe stechen 2025 in See

Ferien auf einem Kreuzfahrtschiff? Schon gemacht oder träumst du noch davon? Im 2025 werden 20 neue Kreuzfahrtschiffe in See stechen. Im Video kannst du erste Eindrücke von den acht wichtigsten erhalten.

29.11.2024

Biberbau in Laufen-Uhwiesen ZH: Das Katz-und-Maus-Spiel hat ein Ende

Der Biber in Laufen-Uhwiesen sorgte bei der Gemeinde für schlaflose Nächte. Durch den Damm, kommt es zur Gefahr, dass die anliegenden Gebäude überschwemmt werden. Jetzt gibt es eine Lösung.

15.11.2024

EU-Klimadienst: 2024 wohl wärmstes Jahr seit Wetteraufzeichnung

Ein Hauch von Weiss liegt auf dem Mount Fuji – sehr zur Freude von Anwohnern und Touristen, die am Donnerstag die zarte Schneedecke auf Japans berühmtestem Berg fotografierten. Noch nie seit Beginn der Wetteraufzeichnungen vor 130 Jahren ist auf dem 3.776 Meter hohen Vulkan so spät im Jahr der erste Schnee gefallen. Mamoru Matsumoto, Meteorologe Japanischer Wetterdienst «Es gibt einen allgemeinen Trend, dass der erste Schneefall auf dem Berg Fuji immer später erfolgt. Die Ursache dafür ist noch nicht eindeutig geklärt, aber ein Grund, den wir anführen können, ist, dass die Temperatur um den Gipfel des Berges Fuji herum in diesem Herbst hoch ist.» Eine Beobachtung die auch viele andere weltweit in diesem Jahr gemacht haben.

08.11.2024

blue News fragt bei Experten nach // Trauen Sie künstlicher Intelligenz?

Alle reden von KI und alle nutzen sie auch. Doch wie denkt die Wirtschafts-Elite darüber, wenn es darum geht, dass Künstliche Intelligenz auch negative Folgen haben kann? blue News geht dieser Frage auf dem Grund.

28.10.2024