Auf der letzten Internationalen Automobil-Ausstellung in Frankfurt am Main gab es wieder zahlreiche Erneuerungen, Innovationen und Tüfteleien zu bestaunen. Ob kettenloses E-Bike oder krasse Leistungen von 500 PS und mehr – das Autofahrerherz konnte hier an jedem Stand höher schlagen. Doch im Fokus steht ebenso die künstliche Intelligenz, die in Zukunft für noch mehr Präzision und Sicherheit sorgen soll. So war einer der Renner das Concept IAA (Intelligent Aerodynamic Automobile) von Mercedes-Benz, das ab 80 km/h automatisch vom Design-Modus in den Aerodynamik-Modus schaltet und so die Gestalt verändert.
i) Künstliche Intelligenz – Definition und Verbreitung
a. Starke KI gegenüber schwacher KI
In der Informatik wird zwischen der starken und der schwachen KI unterschieden. Die schwache KI richtet sich nach Anwendungen und Lösungen für konkrete Probleme, während die starke KI tatsächlich eine Intelligenz erhalten soll, die dem menschlichen Denken ähnelt oder sich ihm zumindest annähert. Einige diskutieren darüber, dass die schwache KI nur eine Simulation darstellt, hingegen die starke KI tatsächlich intelligent sei.
Zu der schwachen Variante zählen die Eigenschaften, Sprachen und Zeichen zu erkennen, Korrekturvorschläge zu geben, Navigation und Fachwissen zu speichern und zu dirigieren. Die starke Variante kann planen, lernen, natürlich sprechen und logisch selbstständig Entscheidungen treffen. Es ist noch nicht geklärt, ob es überhaupt ein „Bewusstsein“ für künstliche Intelligenz geben kann, wie es beispielsweise das intelligente System K.I.T.T. des Autos der 80er Jahre Serie Knight Rider darstellt. Ein Bastler stellt auf dieser Homepage eine originalgetreue Replik vor.
Bekannt ist dabei der Turing Test des britischen Mathematikers Alan Turing. Anhand mehrerer Fragen, welche dem künstlichen System von einem Menschen gestellt werden, soll der Mensch herausfinden können, ob er sich mit einem Computer unterhält oder nicht. 2014 konnte ein Supercomputer erstmals Menschen dadurch täuschen.
b. Bedeutung der technologischen Singularität
Fans der SciFi-Reihe Terminator oder Matrix kennen den Begriff der Singularität: Das ist der Zeitpunkt, an welchem die technischen Geräte intelligenter sind als die Menschheit selbst und somit die Kontrolle über alles „Leben“ erhalten können. Mathematiker und Buchautor Vernor Vinge sinnierte in den 90ern darüber, dass übermenschlich intelligente Computer die Menschheit bald auslöschen werden, sobald sie die Chance dazu erhalten. Neben düsterer Endzeit gibt es aber auch hoffnungsvolle Töne, dass durch die Verbindung von Mensch und Technik, beispielsweise über Cybermenschen, das Leben verlängert werden kann.
ii) Autonomes Fahren – der Mensch wird überflüssig
a. Drei Stufen: teil-, hoch-, vollautomatisiert
In vielen heutigen Auto-Modellen lassen sich bereits intelligente Systeme finden, denn ohne High-Tech funktioniert kein Kraftfahrzeug mehr. Der Bordcomputer kann die komplexen Vorgänge des PKW erkennen, steuern und analysieren. Unterteilt wird das autonome Fahren durch den Arbeitskreis des Verbandes der Automobilindustrie (VDA) und dem Bundesamt für Straßenwesen (BASt):
- Teilautomatisiert
- Hochautomatisiert
- Vollautomatisiert
Beim teilautomatisierten Fahren gibt es die verbauten Funktionen wie Tempomaten oder Systeme, die Abstände im Stau berechnen können. Doch ohne die Überwachung des Fahrers können die Systeme nicht funktionieren. Hochautomatisiert sind lernende Systeme, die erkennen, wann die Leistungsgrenzen erreicht sind, so dass der Fahrer übernehmen muss. Ein Beispiel ist der automatische Einpark-Assistent, der selbstständig die Parklücke erkennt und dem Fahrer nur noch Gas und Bremse überlässt.
Dieses Video zeigt den Volkswagen Parklenkassistenten:
Vollautomatisiert bedeutet die vollständig autonome Bewerkstelligung des Fahrens, so dass der Fahrer nur noch „Passagier“ ist. Details zu den Entwicklungen und der Problematik der Versicherungen liefert folgender Link, denn auch wenn die automatisierten Systeme bereits Einzug halten, tragen bislang die Fahrer oder Fahrzeugführer die Verantwortung.
b.Ethische Bedenken und Rechtslage
Das größte Problem der künstlichen Intelligenz im Straßenverkehr ist die Frage nach der Verantwortung und den rechtlichen Konsequenzen. Zwar ist bereits erwiesen, dass ein Mensch selbst bei höchster Konzentration und Gesundheit langsamer reagiert als ein Computersystem, doch entscheidet ein Mensch sich nicht nur nach Überlebensstatistiken, sondern nach Gewissen und Emotion. Ethische Bedenken gibt es von vielen Seiten, denn einer Maschine die Verantwortung zu überlassen, erscheint besonders im Hinblick auf Ausfälle und technische Störungen problematisch.
Viele Entwickler setzen deshalb die Lernfähigkeit der Systeme in den Vordergrund und stellen Regeln für mögliche zukünftige KI auf, die sie zu befolgen haben.
Das Problem der Rechtsgrundlage wird bestehen bleiben, denn rechtliche Verantwortungen können bislang nur erwachsene Menschen übernehmen. Es gibt zwar kein Recht auf Fehlverhalten, doch die Freiheit für Entscheidungen und Grenzübertritte sind in einem komplexen Netz aus Rechten zusammengesetzt, in welcher Maschinen (noch) keinen Platz besitzen. Wenn das Fahrzeug defekt ist oder gehackt wird, wer trägt die Verantwortung? Die Haftung muss zwischen Fahrer, Hersteller und Versicherern komplex aufgeteilt werden.
c. Problematik im Stadtverkehr und auf Autobahnen
Auf Autobahnen funktionieren Tempomat und Abstandshalter sehr gut, denn im Zweifel kann der Fahrer sofort eingreifen und die Automatik wird gestoppt. Durch die Vernetzung mit der Verkehrskontrolle kann das Auto rechtzeitig Staus erkennen und den Fahrer warnen oder selbst die Geschwindigkeit anpassen. Auf der Autobahn gibt es weniger Komponenten, welche die künstliche Intelligenz berechnen muss, deshalb sind sich viele Forscher sicher, dass in den kommenden zehn Jahren viele Autos serienmäßig autonom bei Richtgeschwindigkeit 130 km/h fahren werden.
Im Stadtverkehr ist das autonome Fahren deutlich komplexer zu gestalten, denn neben Ampeln und vielseitigen Straßensystemen, kommt eine viel höhere Dichte an Verkehr hinzu, der berechnet werden muss. Dafür sind Sensoren und Kameras notwendig, die verstehen, ob sich Gefahr nähert oder nur ein Fahrrad oder ein Fußgänger. Außerdem versteht ein Mensch beispielsweise eher, dass eine bestimmte Strecke einen unnötigen Umweg darstellt, obwohl rein rechnerisch Zeit gespart werden könnte. Das System müsste ständig aktualisiert werden und selbst die bisherigen Vernetzungen der Ampeln kommen teilweise an ihre Grenzen. Die Technische Universität Braunschweig hat mehrere Tests des autonomen Fahrens im Straßenverkehr in Bearbeitung.
d. Kosten und Einführung in Europa und weltweit
Die Kritik und Problematik der Mautsysteme auf Europas Straßen zeigen, wie komplex die Kosten und Einführungen von autonomen Fahrstrecken in Europa sein werden. Die technischen Systeme müssen kompatibel sein, es muss in mehreren Sprachen kommuniziert werden können und die Vernetzung muss über die Grenzen hinaus immer flexibel und offen für Erneuerungen bleiben. In einem komplexen Bürokratiesystem kann sich dies als größte Herausforderung der Zukunft herausstellen. Die Wiener Straßenverkehrskonvention von 1968 legt beispielsweise vor, dass der Fahrer das Fahrzeug ständig selbst und unmittelbar kontrollieren muss und dieser Vertrag hat bis heute Bestand. Auch weitere europäische Richtlinien wie die ECE Übereinkommen müssen in Zukunft überarbeitet werden. Die technischen Möglichkeiten werden vielleicht bald vorhanden sein, doch die europäischen Rechtsgrundlagen passen sich nur langsam an. Zukunft Mobilität fasst die Probleme zusammen.
e. Stand der Forschung
ii.e.i. Volkswagen iCar
Apple plant und entwickelt bereits seit Jahren das iCar, das komplexe Fahrerassistenz-Systeme aufweist, welche den Fahrer entlasten und den Verkehr sicherer machen sollen. Volkswagen hat zunächst Interesse gezeigt, doch die Verhandlungen scheiterten. Apple will das Produkt in den kommenden Jahren auf den Markt werfen und die Volkswagen AG bleibt aufmerksam, schließlich gehört das automatisierte Fahren zu der Zukunft der Automobilbranche. Allerdings forschen auch die Entwickler im Volkswagenkonzern an automatischen Systemen, die sie in die neuen Fahrzeuge integrieren wollen. Seit 2007 gibt es beispielsweise den Park Assistent, gefolgt vom Stauassistenten im Passat, der bei 60 km/h selbstständig die Spur und den richtigen Abstand einhält. VW arbeitet momentan an der Gestensteuerung der Fahrzeuge, bei welcher nur mit Handbewegungen beispielsweise Klimaanlage oder Fenster bedient werden können. Wann die automatisierten Vorgänge verfügbar sind, steht bislang noch nicht fest.
ii.e.ii. Mercedes driveu
Die Daimler AG kooperiert seit Jahren mit der Universität Ulm. Das Daimler Research Institute for Vehicle Environment Perception at Ulm University (driveU) arbeitet an präventiven Systemen, insbesondere bezogen auf vorausschauendes Fahren und komplexe Verkehrssituationen. Die Fahrzeuge sollen die Umwelt verstehen und lernfähig bleiben. Ein Beispiel ist die Fahrerbeobachtung, die erst dann eingreifen soll, wenn der Fahrer unaufmerksam ist oder eine Gefahrensituation nicht wahrgenommen wird. Dafür erkennen Sensoren und Kameras Kopf- und Blickrichtung des Fahrers und analysieren, ob es sich um richtiges Fahrverhalten oder gefährliche Situationen wie Einschlafen oder Ohnmacht handelt. Daimler hat bereits einige Teststrecken in Deutschland eingerichtet wie beispielsweise im niedersächsischen Papendorf. Aktuell gibt es die neue große Teststrecke in Immendingen, in welcher autonomes Fahren im innerstädtischen Raum, aber auch im Gebirge simuliert wird. In der E-Klasse gibt es bereits das Remote Control Parking und Daimler setzt auf Smartphone-Apps, um dies über Funk durchführen zu lassen.
iii) Intelligente Verkehrssteuerung – Entscheidungen in Bruchteilen von Sekunden
a. Telematische Systeme
iii.a.i. Dynamische Wegweiser und Stauangaben in Echtzeit
Telematische Systeme gibt es bereits seit mehreren Jahrzehnten, um den Verkehrsfluss in Deutschland besser kontrollieren zu können. In den zahlreichen Verkehrszentralen der Regionen und Länder können die Fachleute die Verkehrsinformationen bereits jetzt auf den Informationstafeln der Autobahnen bereitstellen, so dass vor Staus gewarnt und eine Geschwindigkeitsanpassung vorgenommen werden kann. Die Seitenstreifenfreigabe entlastet bei überfüllten Straßen den Verkehr und erhöht so die Sicherheit.
Mit den vernetzten Automobilen gehen die Entwickler noch einen Schritt weiter. Während heutzutage die Fahrer aufmerksam die neuen Angaben der dynamischen Wegweiser erkennen und entsprechend reagieren müssen, soll die Vernetzung der Zukunft diese Informationen direkt an die Fahrzeuge weiterleiten. Das intelligente Auto bekommt per Satellit oder Funk die Meldung, dass sich in einigen Kilometern ein Stau befindet oder ein Unfall geschehen ist und passt Geschwindigkeit oder Route sofort an. Die Echtzeitprognosen können in den kooperativen Systemen noch schneller reagieren. In Zukunft soll der Boardcomputer sogar am Zielort bereits Stellplätze im Parkhaus bereithalten oder den Tisch im angesteuerten Restaurant buchen.
In Tokio gibt es bereits seit 1997 das Intelligent Traffic Guidance System mit 14.000 Sensoren und über 100 Rechnern, die Streckenempfehlungen im Sekundentakt herausarbeiten können. Dieser Artikel befasst sich mit Konzepten anderer Großstädte.
iii.a.ii. Berechnung von Parkräumen und Logistik
Nicht nur der Verkehrsfluss soll in die intelligenten Systeme einberechnet werden, auch mögliche Parkplätze und freie Parkräume sowie eine sinnvolle Verteilung des Verkehrs für Unternehmen und Privatpersonen. Für diese Entwicklung muss die Kartografie jedoch zentimetergenau funktionieren und die Netzwerke entsprechend ausgebaut sein. Details wie große Straßenschäden oder plötzliche Unfälle müssen in Blitzschnelle weitergeleitet werden, denn wenn das Auto wirklich ohne Fahrer seinen Weg beschreitet, kann es im Zweifel aufgrund fehlender Informationen nicht richtig arbeiten oder schlägt tatsächlich den falschen Weg ein. In der Vergangenheit haben bereits fehlerhafte Navigationssysteme einige Fahrer in gefährliche Situationen gebracht, wie ein Umweg von 1200 Kilometern, eine Fahrt in die Wildnis bei eingeschaltetem Fußgängermodus, Fahrten auf Bahnschienen oder Geisterfahrten. Ein LKW-Fahrer beförderte 2011 seinen LWK wegen eines Navi-Fehlers in den Rhein und ertrank.
Doch je mehr Mensch und Technik zusammenarbeiten, desto präziser kann die Logistik und Führung erfolgen, denn wer ärgert sich nicht in einem Parkhaus, wenn angeblich noch drei Plätze frei sein sollen, welche jedoch höchstens von einem Smart besetzt werden können? Die intelligenten Systeme können anhand der Autodaten wie Hersteller, Modell und der Größe der Parklücke ermitteln, ob es sich überhaupt lohnt, dort hin zu fahren. Mit dem ferngesteuerten Einparken sind jedoch auch die kleinsten Lücken kein Problem mehr.
b. Fernwartung der Verkehrsleitung – vorausschauend und reaktionsschnell
Besonders in Großstädten mit Tausenden von Verkehrsteilnehmern ist eine schnelle Reaktionszeit wichtig, um Unfälle oder Staus verhindern zu können. Doch sollte die Technik ausfallen, müssen häufig geschulte Personen die Führung übernehmen und der Austausch der defekten Geräte kann einige Kreuzungen für eine lange Zeit lahmlegen. Siemens arbeitet bereits mit der Remote Service Plattform, welche es Zentralen ermöglicht, auf die vernetzten Systeme zuzugreifen, ohne direkt vor Ort sein zu müssen. Im medizinischen Bereich wird bereits auf vorausschauende Inspektion und Reparaturen gesetzt, denn ein Ausfall kann lebensgefährlich sein. In der Verkehrsführung soll die Fernwartung diese Aufgaben ebenfalls übernehmen und die Anlagen jederzeit auf dem sichersten Stand halten.
Dabei können die Nutzer entweder auf Anfrage mit einem Servicetechniker zusammen das Problem erarbeiten oder einen vollen Zugriff erhalten, der eine Verbindung zum System zu jeder Zeit herstellt. So könnten in Zukunft Verkehrsführungssysteme noch schneller repariert oder bei Defekten umgeleitet werden.
c. Intelligente Verkehrssysteme Gesetz – Kooperative Systeme in Europa
Der Cooperative ITS Corridor liegt zwischen Rotterdam, Frankfurt am Main und Wien. Dabei kommt die V2X-Kommunikation (Vehicle to Vehicle) und die C-ITS Kommunikation (Cooperative Intelligent Transport Systems) zum Einsatz, die europaweit die Vernetzung der Verkehrsteilnehmer vereinheitlichen sollen. Beteiligt sind neben der Volkswagen AG auch BMW, Daimler, Ford, Opel und der Verband der Automobilindustrie. Erklärte Ziele sind:
- Mehr Sicherheit
- Sicherer Verkehrsfluss
- Weniger Emissionen
- frühzeitige Warnung vor Tagesbaustellen
- verbessertes Verkehrsmanagement durch Fahrzeugdaten
Über WLAN und die kooperativen Verkehrszentralen werden die Daten der Fahrzeuge aufgenommen, gesendet und miteinander verglichen, wie die exakte Position, den Abstand zur Baustelle, Regen, Nebel und Geschwindigkeit. Detektoren auf den Straßen geben Informationen über die Fahrsituation weiter. Rund 140 Projekte und 300 Millionen Euro stehen für das Projekt zur Verfügung. Eine erste Testfahrt mit fünf vernetzten Fahrzeugen im November 2014 wurde bereits erfolgreich durchgeführt.
d. Einsehbare Fahrzeugdaten – Tracker und Apps für mehr Sicherheit
Viele Fahrer sehen vor allem die Datensammlungen und den Datenschutz als kritisch an. Wenn jedes Auto mit einem anderen kommuniziert, welche Daten werden wirklich übermittelt und gibt es in Zukunft überhaupt noch ein anonymes Fahren auf den Autobahnen?
Wer GPS-Geräte benutzt, verwendet bereits Datenerfassungssysteme, die weltweit miteinander kommunizieren. Doch die Extended Floating Car Data (XFCD) nutzen neben den GPS Sensoren weitere Daten, um alle Einflüsse des Fahrverhaltens, der Umgebung und der technischen Gegebenheiten zu analysieren. Darunter fallen ebenso die Daten der Fahrerassistenzsysteme, die eventuell bereits reagiert haben, wie in Stausituationen, Unfällen oder veränderten Fahrbahnbedingungen. Durch die Schaltzustände wie Abblend-, Fern- und Nebellicht, ESP, Außenthermometer, Bremsen, Scheibenwischer oder Warnblinker können die Systeme den Zustand des Verkehrs und der Bedingungen besser einordnen. Mithilfe von Apps können Ortsinformationen erfasst werden, so dass sich das Kartenmaterial automatisch aktualisiert. Wichtig ist es allerdings, die Autos miteinander zu vernetzen, denn die Daten eines einzigen Autos reichen nicht aus, die umfassenden Begebenheiten zu erkennen.
In Boston und Rio de Janeiro wurden beispielsweise anhand von Mobilfunkdaten die täglichen Bewegungen der Bewohner gemessen, Ort, Nutzungszeit und die Wege, die sie täglich zurücklegen. So sollen sich Stadtentwicklung und Verkehrsfluss verbessern lassen, doch die Kritik an versteckter Datensammlung bleibt dabei bestehen.
iv) Kommunikation und sprechende Systeme – Sicherheitsrisiko oder Garant für Sicherheit?
a. Sprachsteuerung in Autos – Vor- und Nachteile
Die Freisprechanlagen vieler Fahrzeuge sind praktisch und vielseitig verwendbar. Wer mit dem Handy am Ohr während einer Fahrt erwischt wird, zahlt heutzutage 60 Euro und erhält einen Punkt in Flensburg. Dabei ist es über Bluetooth relativ einfach, das Handy mit dem Fahrzeug zu koppeln. Mit neuester Technologie wird auch das laute Rauschen auf den Autobahnen unterdrückt, doch in einigen Studien kam heraus, dass die Freisprecheinrichtungen ebenso zu verminderter Reaktionszeit führen können.
Die Sprachsteuerung im Auto soll das nervige Drücken der Knöpfe ersetzen und die Hände und den Blick der Fahrer auf das Wesentliche konzentrieren lassen. Nach dem Apple-Vorbild Siri soll der Boardcomputer diktierte E-Mails aufnehmen, Skype-Nachrichten verfassen oder die Musikauswahl ändern. Was mit Mobiltelefonen bereits funktioniert, soll sich im Auto ebenso gut anwenden lassen.
Doch bei komplexeren E-Mails oder längeren Nachrichten lassen sich eine Kontrolle und folgende lange Seitenblicke trotzdem nicht verhindern und vollständig auf die Technik vertrauen wollen bislang die wenigsten Teilnehmer. Die Fehlerquote ist bisher einfach noch zu hoch. Dieses Video zeigt einen Test der bereits bedienbaren Einrichtungen:
b. Car2Car Communication Testfeld Rhein-Main Gebiet
Die Versuchsreihe “sim TD” – Sichere Intelligente Mobilität – Testfeld Deutschland wurde mit 120 Autos und einer Millionen Kilometer Strecke im Rhein-Main Gebiet durchgeführt. Vor allem die Kompatibilität der Fahrzeuge untereinander ist der Dreh- und Angelpunkt der Kommunikation. Die Testwagen wurden in festgelegten Strecken überwacht und ihre Daten miteinander verglichen. Mit Kurznachrichten über Mobilfunk (WSMP) verständigten sich die unterschiedlichen Autos untereinander und gaben wichtige Daten an die Zentrale weiter. Bereits 2013 endeten die Testversuche, die zeigten, dass über WLAN und Mobilfunk eine Vernetzung vieler Teilnehmer effektiv möglich geworden ist.
c. Notfallkommunikation, Fahrzeudiagnose und Pannenhilfe
Neben der besseren Steuerung des Verkehrs soll die Vernetzung der Autos auch die Sicherheit bei und nach Unfällen erhöhen. So soll mithilfe von Kameras und Sensoren das System erkennen, ob sich der Fahrer in Gefahr befindet oder in Gefahr gerät, indem er am Steuer einnickt oder aufgrund anderer Probleme das Fahrzeug nicht mehr bedienen kann. Müdigkeitserkennung und Einschlafwarnung über Beeper gibt es bereits jetzt schon.
Die eingebauten Unfallhilfen können unabhängig vom GPS Position, Fahrtrichtung oder Schwere des Unfalls übermitteln, anhand von Sensoren, dem Auslösen des Airbags und der internen Vernetzung. Geht das Notfallsystem in Betrieb, wird direkt über die Freisprecheinrichtung mit den Unfallpersonen kommuniziert, durch einen Mitarbeiter des Notfallcenters, wie es beispielsweise bereits bei Opel OnStar der Fall ist. Weitere Hilfeleistungen sind Notfallknöpfe oder Apps für Erste-Hilfe-Maßnahmen, welche die Unfallteilnehmer aktiv unterstützen.
Ab dem 31. März 2018 müssen alle neuen PKW das automatische Notrufsystem eCall einrichten, so dass bei einem Verkehrsunfall automatisch die europäische Notrufnummer 112 gewählt wird. So sollen Unfälle schneller erfasst und Todesfälle und schwere Folgen verhindert werden.
Die verbesserte Fahrzeugdiagnose und Pannenhilfe soll den Nutzern unterstützende Informationen liefern, um entweder rechtzeitig Hilfe aufzusuchen oder im Fall einer Panne innerhalb weniger Minuten mit den entsprechenden Hilfeeinrichtungen verbunden zu werden.
v) Fazit und Ausblick
Bereits jetzt haben die intelligenten Systeme in Fahrzeugen einen großen Sprung in die Zukunft getätigt. Durch eine Verbesserung der Mobilfunk- und WLAN-Netze und die Implementierung künstlicher Intelligenz in den Fahrzeugen werden in Zukunft immer mehr Fahrer Unterstützung bei Streckenauswahl und Stauvermeidung, aber auch bei Unfällen und Problemen erhalten. Es bleibt jedoch die Frage der Verantwortung und der Grenzen des automatischen Fahrens bestehen, ebenso wie die Verarbeitung der für die Vernetzung notwendigen Daten.
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