Siebenunddreißig miteinander verbundene kleine Roboter bewegen sich schließlich im gleichen Rhythmus, ohne dass ihnen ein Anführer den Takt vorgibt.
Zu Beginn sind ihre Bewegungen ungeordnet. Einige vibrieren in die eine Richtung, andere in eine andere, und kleine Wellen breiten sich durch das gesamte System aus. Dann werden die Wellen größer, die Bewegungen langsamer, und die gesamte Struktur verformt sich schließlich in einem regelmäßigen gemeinsamen Rhythmus.
Experimenteller Aufbau des aus 37 Elementen bestehenden mechanotronischen Metamaterials und Entwicklung seiner Schwingungen.
Quelle: Nature (2026), Abbildung 1, DOI 10.1038/s41586-026-11163-6.
Dieses erstaunliche Experiment wurde von einem Forschungsteam mehrerer europäischer Universitäten durchgeführt, insbesondere in Amsterdam. Die 37 Elemente bilden eine Art flexible Fläche. Jedes besitzt Sensoren und einen Motor und ist über elastische Teile mit seinen Nachbarn verbunden. Es handelt sich also nicht um 37 autonome Roboter, die sich in einem Raum bewegen, sondern um kleine Module, die ein einziges Material bilden.
Wenn ein Modul seinen Nachbarn anschiebt, reagiert dieser nicht unbedingt mit der gleichen Kraft in die entgegengesetzte Richtung. Die Forschenden haben dieses Ungleichgewicht absichtlich erzeugt, wodurch sich kleine Schwingungen entwickeln können, anstatt zu verschwinden.
Sobald die Vorrichtung mit Energie versorgt wird, gibt kein zentrales Programm den Rhythmus für das gesamte System vor. Jedes Modul reagiert vor allem auf das, was in seiner Umgebung geschieht. Mit der Zeit machen die kleinen Wellen immer größeren Bewegungen Platz, bis die gesamte Fläche an einer gemeinsamen Schwingung beteiligt ist.
In der Physik nennt man dies einen „Zeitkristall“. In einem gewöhnlichen Kristall, etwa Salz, bilden die Atome ein Muster, das sich im Raum wiederholt. Hier ist es die Bewegung, die sich regelmäßig in der Zeit wiederholt. Diese Wiederholung bleibt stabil, selbst wenn das System leicht gestört wird.
Die Forschenden beobachteten dieses Phänomen außerdem an einer anderen Struktur, die diesmal zu einer in sich geschlossenen Kette verbunden war.
Warum versucht man, ein solches Verhalten zu erreichen? Viele Roboter benötigen heute ein System, das jede ihrer Bewegungen steuert. Ein Verbund, dessen Elemente sich untereinander organisieren, könnte bestimmte flexible Maschinen vereinfachen, die ihre Form verändern oder sich fortbewegen können.
Derzeit handelt es sich um eine Demonstration im Labor. Die Forschenden wollen verstehen, wie sich mehrere stabile Bewegungen erzeugen lassen und wie man zu dreidimensionalen Strukturen übergehen kann. Das wäre ein Schritt hin zu Robotern, deren Körper selbst an der Organisation ihrer Bewegungen beteiligt ist.