Im Videospiel Pac-Mecium beeinflusst der Spieler die Bewegungsrichtung von Pantoffeltierchen über ein elektrisches Feld per Joystick. Mit Hilfe einer Webcam und einer per Computer überlagerten Spieloberfläche „steuert“ der Spieler die Einzeller zu Hefezellen und „rettet“ sie vor gefräßigen Fischen. In ähnlicher Weise spielen Paramecien Fußball oder Flipper. Eine unglaubliche Geschichte? Schauen Sie selbst.

(Footage courtesy of Walt Disney Animation Studios, Kelly Ward)

Im Labor- und Feldalltag der meisten Biologen dürfte das kaum relevant sein. Für Wissenschaftler jedoch, die an Simulationsmodellen zu Molekulardynamik oder Quantenchemie („Computerchemie“) arbeiten oder auch mit speziellen Anwendungen der Bioinformatik klingt das interessant. Denn hier kann man nie genug Rechenpower zur Verfügung haben und Programmpakete wie GROMACS (GROningen MAchine for Chemical Simulations), LAMMPS (Molekulardynamik) oder VMD (Visualisierung und Analyse von biologischen Systemen wie Proteinen, Nukleinsäuren usw.) dürften mit den neuen Nvidia-GPUs richtig Spaß machen.

Eine „Tesla Bio Workbench“ unterm Schreibtisch mit einer Rechen- bzw. Grafikleistung, für die bis vor kurzem große Supercomputer mit Tausenden von CPUs nötig waren, da fällt dann auch ein „waiting for the data“ als Entschuldigung für den schleppenden Fortgang einer Diplom- oder Masterarbeit endgültig weg. Sofern man Studenten überhaupt an ein solches Spielzeug ran lässt.

Neu ist an der heutigen Meldung über die Forschungsergebnisse von Biologen der Universität Mailand, die Art und Weise der Verknüpfung dieser beiden Welten. Eine Neuronenkultur in einer Petrischale wird über winzige (20 µm) Elektroden mit einem Roboter verbunden. Dieses künstliche neuronale Netzwerk nennen sie ITSOM für “Inductive Tracing Self Organizing Map“.

Das Faszinierende: Dieses organisch-anorganische Mischwesen kann nachweislich “lernen”. Die Nervenzellen reagieren spezifisch auf bestimmte Reize und senden Signale, welche den Roboter steuern, ihn z.B. in eine bestimmte Richtung laufen lassen. Ein erster Schritt zum Cyborg? Die Wissenschaftler sehen in einer Weiterentwicklung dieser Technologie neue Schnittstellen zu Computern und neue Ansätze für Bionik und Medizintechnik wie etwa bio-elektronische Prothesen.

Die aktuelle Veröffentlichung dazu: Pizzi RM et al.: A cultured human neural network operates a robotic actuator. Biosystems. 2009 Feb;95(2):137-44

Lehrern und Lehramtsstudenten aller naturwissenschaftlicher Fächer seien die Webseiten von „Science in School“ hiermit wärmstens empfohlen.

Die Kurzfassung vom Game of Life: Auf einem zweidimensionalen Feld bewegen sich sogenannte zelluläre Automaten. Je nach den gewählten Startzellen entstehen daraus gemäß verblüffend simplen Regeln immer neue Typen von „Zellen“, bewegen sich, vermehren sich, fressen sich gegenseitig, sterben … verblüffend anzuschauen und mit vielfachen Analogien und Assoziationen zu biologischen, chemischen, aber auch gesellschaftlichen Prozessen. Mehr dazu und jede Menge animierter Grafiken bietet ein Wikipedia-Artikel zum Game of Life.