Naturinspiriertes Computing: Fledermausecholokation zum BAT-Algorithmus

Die Analyse und Offenlegung der Modulation in der Rufstrukturdynamik von Fledermäusen bei der Beutejagd dient als Rohmaterial für die Entwicklung von Ingenieurmodulen zur Lösung verschiedenster Probleme. Es war schon immer von Interesse für Biologen, den Mechanismus der Echoortung zu entschlüsseln. Es gibt zwei Gruppen unter diesen fliegenden Säugetieren: Altwelt-Fruchtfledermäuse, die nicht echoorten, und Neuwelt-Fledermäuse, die echoorten, mit Ausnahme einiger weniger wie Rousettus spp., das eine echoortende Fruchtfledermaus ist. Die Fruchtfledermäuse der Neuen Welt sind kleiner und werden als Mikrofledermäuse bezeichnet. Sie sind Insektenfresser und müssen Beute im Flug unter dunklen Bedingungen fangen. Um diese Aufgabe zur Nahrungssuche zu erfüllen, nutzen sie die Echoortung. Hochfrequente Schallwellen werden von Fledermäusen erzeugt, die das Ziel treffen und zu ihnen zurückkehren. Diese frequenzmodulierten Rufe von Fledermäusen helfen ihnen bei der Heimführung ihrer Beute. Die mathematische Ausdrucksweise dieses Mechanismus, die 2010 von Xin-She Yang entwickelt wurde, ist jedoch noch interessanter. Mit einfachen Mitteln wie Geschwindigkeit, Frequenz, Iteration und Lautstärke erklärte er, wie Fledermäuse die Heimführung zur Beutejagd durchführen. Der von der Fledermausechoortung inspirierte BAT-Algorithmus ist ein ikonisches Markenzeichen der naturinspirierten Datenverarbeitung. Es handelt sich um ein heuristisches Modell zur Problemlösung. Neue Varianten wurden entwickelt und zur Lösung von Problemen unterschiedlichster Art eingesetzt. In diesem Kapitel gehen wir auf die Reise des BAT-Algorithmus, die Entwicklung seiner Varianten und die verschiedenen Anwendungen dieses Algorithmus ein.