Best Paper Award für Arbeit zu Swarmalator-Systemen

In dem FWF-Projekt “Self-organizing synchronization with stochastic coupling” entstand die Publikation “Swarmalators with stochastic coupling and memory” von Udo Schilcher, Jorge Schmidt, Arke Vogell und Christian Bettstetter. Diese erhielt am 30. September 2021 auf der IEEE International Conference on Autonomic Computing and Self-Organizing Systems (ACSOS) den Preis für das beste Paper der Konferenz (Karsten Schwan Best Paper Award) verliehen. 

In der Arbeit werden sogenannte Swarmalator-Systeme untersucht und verbessert. Ein Swarmalator ist eine Entität eines verteilten Systems, das zwei Typen verteilter Koordination kombiniert — Schwarmbildung und Zeitsynchronisation. Die gegenseitige Kopplung dieser beiden Koordinationsarten führt zur Emergenz von räumlich-zeitlichen Mustern. Ein Modell für solche Systeme wurde vor wenigen Jahren von Wissenschaftlern der Cornell University vorgeschlagen.

Das Klagenfurter Forscherteam am Institut für Vernetzte und Eingebettete Systeme widmet sich nun praxisrelevanten Aspekten dieser Systeme. Es wird vorgeschlagen, den Austausch von Statusinformationen zwischen den Entitäten zu randomisieren und eine kleine Speichereinheit zu verwenden, mit der sich jedes Element die jüngst erhaltenen Statusupdates merkt. Es konnte gezeigt werden, dass diese einfachen Systemmodifikationen den Aufwand für den Nachrichtenaustausch stark reduzieren, ohne dass darunter die Systemrobustheit leidet. Auch andere Praxisaspekte, wie der Einfluss von Ungenauigkeiten der Lokalisierung, wurden untersucht.

Das Konzept der Swarmalatoren könnte in Robotik- und Drohnensystemen Einsatz finden, wie bereits an der Universität Klagenfurt demonstriert wurde (Video). Aber auch zur mathematischen Modellierung biologischer und physikalischer Systeme könnte es genutzt werden.