Die Götter der Zuckerwelt

Zwei amerikanische Forscher züchten künstliche Gesellschaften im Computer.

Deren Verhalten gibt allerhand Rätsel auf

Von Ludwig Siegele

      So viel Leben hat man selten in einem Computer. Hunderte von digitalen Bewohnern ziehen durch die Weiten des Speichers, paaren sich an allen Ecken und zeugen Nachwuchs, tun sich zu Stämmen zusammen und fallen übereinander her. Und immerzu halten sie dabei nach Zuckerbergen Ausschau, schlagen sich die Bäuche voll, wenn sie fündig geworden sind, und was übrig ist, tauschen sie gegen Gewürze, wobei sie einander nach Kräften übervorteilen. Sie wissen nur nicht, daß Zwei Wissenschaftler jeden ihrer Schritte genau beobachten: Robert Axtell und Joshua Epstein, die Schöpfer dieser Welt. Sie arbeiten an der Denkfabrik Brookings Institution in Washington, und über mangelndes Interesse müssen sie sich nicht beklagen: Axtell und Epstein züchten digitale Gesellschaften im Computer. Seit einigen Jahren erregt ihre Disziplin immer wieder Aufsehen; bekannt ist sie unter dem Schlagwort Artificial Life, künstliches Leben.

Ihr Ziel ist es, eine neue Sozialwissenschaft anzustoßen, die gesellschaftliche Phänomene nicht nur analysiert, sondern versucht, sie im Computer auch nachzustellen. "Vielleicht wird die Frage: ,Läßt es sich erklären?' einmal verstanden als: 'Läßt es sich züchten?'", schreiben sie in ihrem kürzlich erschienenen Buch "Growing Artificial Societies" (MIT Press, Cambridge 1996).

Die Computergesellschaft der beiden Forscher ist denkbar einfach. Sie hat nur einen Rohstoff: Zucker. Er ist in einem zweidimensionalen Koordinatensystem verteilt, am Bildschirm dargestellt durch unterschiedlich große gelbe Punkte. Seine Anhäufungen erinnern von fern an Hügel in einer Landkarte, was dem Modell auch den Namen gibt: Sugarscape. Diese quadratische Zuckerlandschaft ist bevölkert von roten oder blauen Punkten. Das sind die sogenannten Agenten, kleine. Software-Objekte, die nach einfachen Regeln durch Sugarscape ziehen. Deren wichtigste: Sie brauchen den süßen Stoff, um zu überleben. Deswegen streben sie unentwegt nach dem größten gelben Punkt in ihrem Gesichtskreis, und sobald sie ihn erreicht haben, essen sie, soviel sie können. Wenn sie mehr als genug finden, dürfen sie den Überschuß speichern und so eine Art Vermögen ansparen.

Aber nicht alle Agenten sind gleich. Sie haben jeweils zwei Eigenschaften, die ihnen zufällig zugeteilt werden: wie weit sie sehen können und wie schnell sie verdauen. Kurzsichtige Agenten mit einem schnellen Stoffwechsel haben es folglich in Sugarscape besonders schwer. Sie gehen in kurzer Zeit an Zuckermangel ein.

Rund 1000 dieser Agenten durchstreifen im Schnitt die 2500 Felder von Sugarscape, und sie tun es unter wechselnden Bedingungen. Axtell und Epstein ändern immer wieder ihre Eigenschaften, programmieren neue Verhaltensregeln und beobachten, wie sich die Gesellschaft jeweils entwickelt. Obwohl jeder Agent nur simplen Regeln folgt, verhält sich das Gesamtsystem, ähnlich wie ein Ameisenvolk, erstaunlich intelligent.

Läßt man Sugarscape in seiner einfachsten Form laufen, sieht man noch wenig Aufregendes: Die Agenten wandern zu den höchsten Stellen der Zuckerhügel. Doch eine genauere Auswertung zeigt, daß sich das Vermögen höchst ungleich verteilt. Obwohl die Talente normal gestreut sind, horten einige wenige Agenten extrem viel Zucker, die Mehrheit bleibt relativ arm - "wie in einer realen Gesellschaft", sagen Axtell und Epstein. Für sie ist das ein erster Beweis, daß sich nach verblüffend einfachen Regeln tatsächlich Phänomene der realen Welt züchte lassen.

Weitere Parallelen ergeben sich, wen die Forscher ihre Agenten etwas menschlicher gestalten, etwa ihre Fortpflanzung nach Mendelschen Regeln zulassen, und dafür sorgen, daß sie nach einer gewisse Zeit sterben. Das Ergebnis ist ein digitale Darwinismus. Die elektronischen Subjekte mit schlechten Augen und großen Magen sterben über die Generationen langsam aus.

Anders sieht es aus, wenn man sterben den Agenten gestattet, ihr Vermögen de Nachkommen zu vererben. Nun haben kurzsichtige Agenten, die vom Nachlaß ihrer Eltern zehren können, ein leichteres Leben. Die Folgen für die Gesellschaft sind nicht so erfreulich: Das durchschnittliche Sehvermögen verbessert sich nur noch langsam, und der Zuckerreichtum verteilt sich auf Dauer noch ungleichmäßiger.

So testen Axtell und Epstein eine ganze Reihe verschiedener Annahmen: Wie entwickelt sich die Gesellschaft, wenn die Agenten miteinander um Zucker kämpfen können? Und welche Folgen hat es, wenn man Krankheit oder Umweltverschmutzung zuläßt? Beispiele ihrer Arbeit sind mittlerweile auch im Web-Dienst des Fernsehsenders Discovery Channel abrufbar (www.discovery.com/area/science/life/digitalplayroom.html) .

Am interessantesten sind bisher die ökonomischen Erkenntnisse. Dazu führten die Forscher den Handel in Sugarscape ein. Jetzt wächst dort nicht mehr nur Zucker, sondern auch Gewürz. Die Agenten brauchen beide Rohstoffe, um ihr Leben zu fristen, der eine mehr Zukker, der andere mehr Gewürze. Immer wenn zwei von ihnen einander treffen. können sie ihre überschüssigen Lebensmittel tauschen. Die Preise handeln sie selber aus.

Das funktioniert dann wie auf einem Markt: Die Agenten prüfen, ob ein Handel sinnvoll wäre, ob etwa der eine Zukker braucht und der andere viel davon hat. Preis und Menge ergeben sich dann aus den jeweiligen Vorräten der Agenten und ihren Stoffwechselbedürfnissen: Jeder weiß in etwa, über wie viele Felder er mit seinen Vorräten noch ziehen kann, ehe der Hungertod droht.

Zunächst passiert, was Ökonomen gemeinhin erwarten: Die Agentenwirtschaft funktioniert nun viel besser. Gesellschaften, die etwa wegen verbreiteter Kurzsichtigkeit zum Untergang verurteilt wären, können sich durch den Handel über die Zeiten retten. Überraschenderweise fängt jedoch die Zahl ihrer Mitglieder bald an, stark zu schwanken. Es kommt häufig zu Überbevölkerung, gefolgt von starkem Bevölkerungsrückgang.

Auch sonst gibt die künstliche Gesellschaft Rätsel auf: Zwar nähert sich etwa der Preis von Zucker, ausgedrückt in Einheiten von Gewürz, auf Dauer einem stabilen Gleichgewichtswert an. Aber nur dann, wenn die Agenten unsterblich sind.

Sobald man den Agenten beispielsweise nur ein begrenztes Leben, dafür aber auch die Fähigkeit zur Fortpflanzung zugesteht, kommt der Preis überhaupt nicht mehr ins Gleichgewicht. Ein Agent kann mit seinen Gütern folglich viel reicher werden als ein anderer, selbst wenn sie sonst identisch sind - ganz im Widerspruch zur neoklassischen Wirtschaftstheorie.

"Die Begründung für wirtschaftspolitisches Laissez-faire ist, daß freie Märkte zu einem Gleichgewichtspreis und damit zur optimalen Verteilung von Gütern und Dienstleistungen führen", schreiben Axtell und Epstein, "wenn aber kein Gleichgewichtspreis entsteht, wird das Argument für reine Marktlösungen schwächer."

Aber sind solche Modelle nicht viel zu simpel für das komplizierte menschliche Leben? "Vielleicht funktionieren Gesellschaften ja nach einfacheren Regeln, als wir gemeinhin annehmen", erwidert Epstein. Im Experimentieren mit anschaulichen Weltmodellen wie Sugarscape, so hoffen die beiden Forscher, könnten die verschiedenen Disziplinen der Sozialwissenschaften, etwa Ökonomie, Demographie oder Politologie, wieder zueinanderfinden.

Derzeit versuchen Axtell und Epstein, ihre Erfahrungen mit Sugarscape für die Archäologie nutzbar zu machen. Gemeinsam mit Wissenschaftlern des Santa-Fe-Instituts und der Universität von Arizona arbeiten sie an einem Projekt, das die Geschichte des Stammes der Anasazi im Rechner simulieren soll. Diese Indianer lebten einst im Long House Valley im Nordosten des heutigen Bundesstaates Arizona. Um 1400 nach Christus aber verschwanden sie plötzlich aus der Region, vermutlich wegen Dürre und Überbevölkerung.

Nun wollen die Forscher genauere Aufschlüsse über Lebensweise und Wanderungen der Anasazi gewinnen. Ein kühnes Unterfangen, aber die Götter von Sugarscape lassen sich nicht schrecken. Schließlich hätten sie es hier mit einer vergleichsweise übersichtlichen Gesellschaft zu tun. Und bald wollen sie auch noch wesentlich komplexere soziale Phänomene züchten: Unternehmen, Lohnarbeit oder Regierungen.

Aus: Die Zeit, Nr. 10, 28.2.1997

 erich.stricker@stricker-online.de