Der Körper als Kompass
Die Mikroschwimmer sind etwa einen Mikrometer groß und damit tausendmal kleiner als ein Millimeter. Sie bestehen aus winzigen Kunststoffkügelchen, die mit Goldnanopartikeln beschichtet sind. Ein Laser heizt sie ungleichmäßig auf und setzt sie so in Bewegung.
Das Besondere ist ihr Lernprozess. Die Partikel werden mit Reinforcement Learning trainiert, einem Verfahren der Künstlichen Intelligenz, das auf Lernen durch Belohnung und Feedback basiert. Der Algorithmus beobachtet ihre Bewegung und passt das Verhalten schrittweise an. Nach rund 50 Trainingsrunden können die Teilchen Strömungen bewältigen, die viermal stärker sind als ihre eigene Antriebskraft.
„Die Experimente selbst waren ziemlich anspruchsvoll“, sagt Dr. Diptabrata Paul vom Peter-Debye-Institut für Physik der Weichen Materie der Universität Leipzig. „Wir mussten eine stabile Echtzeitsteuerung erreichen und gleichzeitig den Lernalgorithmus trainieren – im Wesentlichen haben wir den Mikroschwimmern während der Navigation beigebracht, wie sie sich verhalten müssen.“