Lotse aus dem Reagenzglas

Das Schema des Chemie-Lotsen (Foto: press-inform / Bosch)

Die Idee klingt abgefahren: Ein "chemischer Prozessor", der die Reaktion zwischen Säure und Lauge nutzt, soll in Zukunft die Navigationsgeräte noch schneller machen. Wissenschaftler tüfteln schon an der Zukunft des automobilen Lotsen-Verfahrens.

Die Szenerie gleicht einem Hollywood-Kassenschlager: Eine Gruppe von Wissenschaftlern starrt gebannt auf einen Bildschirm. Jeder weiß, irgendetwas passiert jetzt gleich. In dem Labor ist es so mucksmäuschenstill, dass man die berühmte Haarnadel fallen hören könnte. Das Ereignis, das, die Forscher so fesselt, ist auf den ersten Blick nicht besonders aufregend: Eine magentafarbene Flüssigkeit bahnt sich den Weg durch ein Labyrinth. Als die Schlange den Ausgang erreicht hat, huscht ein Lächeln über das Gesicht der Tüftler. Der Grund: Die Farbspur hat sich nicht durch irgendeinen beliebigen Irrgarten geschlängelt, das knapp ein Quadratzentimeter große Straßengewirr entsprach einem Budapester Quartier und das Ziel war eine Pizzeria. Das Prinzip hinter diesem blitzschnellen Lotsen ist einfach: Die Wissenschaftler nutzen sich die Gesetze der Chemie. Am Zielpunkt des mit alkalischer Flüssigkeit gefüllten Straßennetzes wird ein mit Säure angereichertes Gel angebracht, dagegen injizierten Forscher am Ausgangspunkt eine gefärbte Lauge.

Parallele Berechnung

Was dann passiert, bezeichnen die Chemiker als "Marangoni-Effekt", bei dem die Lauge von dem Gemisch aus alkalischer Flüssigkeit und Säure zur Säurequelle am Ausgang geschoben wird. Da die Flüssigkeit gefärbt ist, ist der Weg deutlich sichtbar. Das Resultat ist beeindruckend: Der chemische Prozessor "kalkuliert" zwar auch Alternativ-Routen, aber im Endeffekt wählt die gefärbte Flüssigkeit immer den schnellsten Weg. Dieser Orientierungssinn ist naturgegeben: Genauso, wie das Lichts immer den kürzesten Weg durch verschiedenen dicke Gegenstände findet oder der Stein den direkten Weg zum Boden.

"Der Vorteil dieses chemischen Rechners gegenüber seinem elektronischen Pendant ist, dass er alle möglichen Wegvarianten nahezu parallel findet, während ein Computer eine Möglichkeit nach der anderen sukzessive durchrechnet, was unter dem Strich länger dauert", erklärt die EMPA-Keramik-Expertin Dr. Rita Tóth. Durch dieses Verhalten der farbigen Flüssigkeit eröffnen sich weitere Navigations-Möglichkeiten, die man heute schon kennt: Die kürzeste Route erstrahlt am kräftigsten, die nächstbesten Alternativen sind dagegen etwas blasser. Das passiert fast zeitgleich.

Es wird weiter geforscht

Der Anfang ist gemacht. Weitere Forschungen werden folgen. "Wir brauchen mehr Entwicklungsarbeit, so wie bei normalen Computern auch", sagt EMPA-Wissenschaftler ((Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt) Artur Braun. Noch sind einige Hindernisse zu überwinden. Was passiert, wenn Straßen Sackgassen sind? Ein weiteres Merkmal des neuen Navigationssystems ist, dass immer ein reales Modell der Stadt beziehungsweise des Straßennetzes inklusive der exakten Topologie existieren muss. Die Vorlage muss zwar originalgetreu sein, aber nicht in der exakten Größe vorliegen. Das Kartenmaterial könnte sogar kleiner als ein tausendstel Millimeter sein. Wie klein steht noch in den Sternen. Da spielen physikalische Faktoren wie die Reibung und das Verhalten der Flüssigkeit eine Rolle.

Navigation Bosch Travel Pilot IDS im Volvo 1989: So sahen Navigationsgeräte vor 25 Jahren aus (Foto: press-inform / Bosch)	Navigationssystem im VW Golf 2014 (Foto: press-inform)	Das Navigationssystem aus dem Chemielabor soll helfen, Staus zu vermeiden (Foto: TomTom)
(Foto: Viehmann)	(Foto: Wolff)	(Foto: Hersteller)

Ob die Berechnung immer mit Flüssigkeiten erfolgen muss, ist ebenfalls noch nicht in Stein gemeißelt. Alternativen könnten Gase, elektrifizierte Gels oder magnetisierte Flüssigkeiten. Sicher ist nur, dass bei der eventuellen Umsetzung auch die Wirtschaftlichkeit eine Rolle spielt. Wenn das Auslesen des Ergebnisses der Routenkalkulation nur mit aufwendiger Technik möglich ist, rechnet sich das Prozedere nicht. Wird die Wegerechnung angefordert, kann die Übertragung in das Auto online erfolgen. Viele Fahrzeuge haben einen eigenen Hotspot oder sind durch das Handy des Fahrers in das Internet eingebunden.