Complexity without leadership: The queen no longer rules

Humans used to hierarchical organisation in their machines and societal systems find it hard to appreciate that simple minded organisms like bees and ants exhibit complex behaviour without central control. Examples can be seen in the coordinated pathfinding video above and in the enormous nests that these insect colonies build and run. These powerful behaviors arise from the controlled interaction of a huge number of comparatively simple elements (individual ants) and increasingly inspire also human activities, as we shall explore in our next article.

tunneling ants by jurvetson

tunneling ants by jurvetson

Immer mehr Führungskräfte klagen über zu hohe Komplexität. Vielleicht steckt hinter diesen Sorgen aber ein veraltetes Steuerungsmodell, das überholten, zentralistischen Kontrollphantasien verhaftet ist. Führungskräfte und Organisationen können von komplexen Gebilden aus Flora und Fauna lernen, wie zum Beispiel von einem Ameisenstaat.

Dieser Schritt erfordert aber ein komplettes Umdenken, da die meisten vom Menschen entwickelten Systeme, von Maschinen bis hin zu Firmen und Regierungen, hierarchisch aufgebaut sind. Wegen dieser eingespurten Denkstruktur fällt es uns schwer Systeme zu verstehen, die ohne zentrale Führung auskommen. Insektenkolonien, zum Beispiel, weisen komplexe Verhaltensmuster auf, ganz ohne Führung. Trotzdem erfanden wir Menschen Begriffe wie Bienenkönigin. Das entsprechende Insekt macht aber nichts anderes, als im stillen Kämmerlein Nachkommen zu produzieren. Wir suchen Führung dort, wo es keine Führung im herkömmlichen Sinne zu geben scheint.

Wie sind Ameisen ohne leitende Architekten in der Lage einen Bau anzulegen, der im Vergleich zur Körperhöhe einer Etagenwohnung oder sogar einem Hochhaus entspricht, und das mit nur 1/4 Millionen Neuronen? Zum Vergleich, Leser und der Autor dieses Artikels besitzen ~85 000 Millionen Neuronen. Diese Frage verwundert Forscher noch heutzutage. Erste Prozesse wurden jedoch bereits entschlüsselt.

Ameisen sind zum Beispiel in der Lage, ihre Umgebung zu kartieren und dynamisch ihre Jobverteilung anzupassen. Das erreichen sie oft mit erstaunlich einfachen Mechanismen, die im Zusammenspiel vieler Individuen zu einem komplexen System werden.

Am Morgen bricht die Patrouille auf und erkundet die Umgebung, mehr oder weniger zufällig. Wenn sie nicht zurückkommt, bleiben auch die Sammler lieber im Bau – ein Warnsignal zum Preis von ein paar Koloniegenossen. Kommen Späher zurück, werden die Sammler aktiv und zwar proportional zur Frequenz der Zurückkehrenden, ganz ohne Mathematik, nur durch Gruppeneffekte. Wege, zu Beginn noch zufällig, etablieren sich von selbst durch Geruchsmarkierungen, die mit der Zeit verdunsten. Dabei entstehen Pfade, die zwar nicht der kürzeste Weg von A nach B sind, aber zum Ziel führen und das mit minimalem neuronalen Aufwand und fast ohne Infrastrukturinvestitionen.

A time lapse video of ants exploring a round container – random walk, initially, and then laying down tracks like highways. Experiments by the Couzin lab.

Auch die Arbeitsaufteilung der Ameisen ist eine Geschichte von Gruppenintelligenz durch Rückkopplungsmechanismen. In einer typischen Kolonie von Tausenden von Ameisen gibt es 1 entmachtete Königin, 50% Faulenzer und 4 Berufssparten: Nestbauer, Müllfahrer, Späher und Sammler. Allerdings bleiben Berufe nicht fürs Leben gleich, sondern werden gemeinschaftlich der Situation angepasst. Wurde z.B. eine reichhaltige Nahrungsmittelquelle entdeckt, so werden durch die vermehrt erfolgreich zurückkehrenden Sammler mittels Antennenkommunikation Arbeiter anderer Gruppen umgepolt und ziehen aus, die reiche Beute zu bergen. Dabei gibt es Regeln welche Berufssparte in welche wechseln kann. Berufsgruppen weisen sich durch die Kohlenwasserstoff-Beschichtung ihrer Antennen aus. Eine zentrale Jobagentur braucht es nicht und das System reagiert trotzdem schneller und passender als menschliche Äquivalente.

Dezentralisierte, komplexe System dieser Art werden bisher nur teilweise verstanden, aber wir erkennen langsam ihre Stärken. Man verwendet heute z.B. künstliche Ameisen, umgesetzt in Computerprogrammen, für die Planung von Lieferrouten. Der nächste Blogartikel bei komplexe Welt wird ein Beispiel dafür geben, dass es sogar inzwischen ähnlich strukturierte Firmen gibt. Für bestehende Firmen könnte dies ein interessantes Modell sein, um sich besser auf dynamisch wandelnde Umfelder einstellen zu können.

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2 thoughts on “Complexity without leadership: The queen no longer rules

  1. Wenn wir von “ohne Führung” sprechen wollen, bedarf es dazu der Erkenntnisse über die Gestaltung naturnaher Selbstregelmechanismen in den ökonomischen Systemstrukturen.

  2. Pingback: Komplexität ohne Führung, Teil 2 | komplexe welt

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