Der Natur in die Karten geschaut – Optimierungsverfahren aus dem Bereich der Bionik

Zusammenfassung

Mit Bionik verbinden die Meisten Anwendungsbeispiele wie den Lotuseffekt oder die Haifischhaut. Weniger bekannt ist dagegen, dass sie auch als Ideenlieferant für Optimierungsverfahren zur Lösung von Problemen aus dem Ingenieursbereich dienen kann.

Ein sehr erfolgreiches Beispiel dafür sind die Methoden CAO (Computer Aided Optimization) zur Formoptimierung und SKO (Soft Kill Option) zur Topologieoptimierung, welche auf der Simulation der Wachstumsregel von Bäumen und Knochen basieren.

Während man die Wachstumsregel nur für Festigkeitsprobleme verwenden kann, sind evolutionäre Algorithmen und Optimierung mit Teilchenschwärmen (PSO = Particle Schwarm Optimization) zur Lösung von allgemeinen Optimierungsproblemen einsetzbar. Dabei enthalten sowohl evolutionäre Algorithmen als auch PSO Zufallskomponenten und sind damit auch zum Auffinden eines globalen Optimums geeignet.