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Selbstfahrende Autos auf unseren Strassen

4. Februar 2019 - 15 Minuten

Künstliche Intelligenz und Mobilität: Fahren bald autonome Autos auf unseren Strassen?

Die Euphorie rund um das autonome Fahren ist gross: Zahlreich entwickelte Prototypen und medial begleitete Testfahrten sowie vollmundige Ankündigungen und Prognosen von Autoherstellern und Technologieunternehmen erzeugen den Eindruck, dass autonome Fahrzeuge kurz vor dem Durchbruch stünden. Kaum ein anderes Thema ist zurzeit in der Mobilitätsbranche so präsent. Doch nach dem Hype scheint sich nun Ernüchterung einzustellen. 2015 hatte Tesla-Chef Elon Musk prognostiziert, dass es 2017 vollständig autonome Fahrzeuge auf dem Markt geben werde. Volvo hatte sich dieser Prognose angeschlossen. Doch weder Tesla noch Volvo gelang es, diese Einschätzung umzusetzen. Das Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation (IAO) kündigte 2025 als den frühesten Zeitpunkt der Serienreife dieser Technik an, während die Deutsche Akademie der Technikwissenschaften das Jahr 2030 als Start prophezeite. Auch diese Prognosen könnten zu optimistisch sein. Es mehren sich Stimmen, die mit voll autonomen Fahrzeugen erst ab dem Jahr 2050 rechnen. Verbindliche Aussagen sind schwierig bis unmöglich, da noch zahlreiche und teilweise unvorhersehbare Herausforderungen in unterschiedlichen Bereichen überwunden werden müssen.

Was ist autonomes Fahren?

Man spricht von autonomem Fahren (auch pilotiertes, automatisches oder automatisiertes Fahren genannt), wenn ein Fahrzeug von selbst fährt, also ein Computer die Fahraufgabe übernimmt. Der Begriff Autonomie stammt aus dem Altgriechischen und bedeutet Eigengesetzlichkeit und Selbstständigkeit. Mittels künstlicher Intelligenz (KI), Sensoren und Chips soll das autonome Fahrzeug in der Lage sein, selbstständig im Strassenverkehr zu agieren. Steuernde Eingriffe durch einen Menschen sind nicht mehr notwendig. Fachleute teilen das autonome Fahren in fünf Stufen ein: In Level 1 der Automatisierung, dem assistierten Fahren, kommen nur wenige Assistenzsysteme zum Einsatz, die etwa beim Verlassen der Spur oder vor Fahrzeugen im toten Winkel warnen. Die meisten Autohersteller haben aktuell das Level 2 erreicht. Beim sogenannten teilautomatisierten Fahren kann das Auto isolierte Aufgaben wie beispielsweise das Spurhalten oder -wechseln selbst übernehmen. In Level 3 (hoch automatisiertes Fahren) übernimmt das Fahrzeug in bestimmten Situationen verschiedene Funktionen. Der A8 von Audi ist das erste Fahrzeug in Serie, das aufgrund seines Staupiloten als hoch automatisiert gilt. Auf Autobahnen managt der Staupilot Anfahren, Beschleunigen, Lenken und Bremsen bei einer Geschwindigkeit von maximal 60 km/h. Anders als bei Level 2 muss der Fahrer oder die Fahrerin das Auto nicht ununterbrochen überwachen, sondern nur die Verantwortung übernehmen, wenn das System ihn oder sie dazu anhält. Gilt das Fahrzeug als voll automatisiert (Level 4), kann es bestimmte Situationen etwa anspruchsvolle Verkehrslagen im Stadtverkehr komplett selbstständig bewältigen. Allerdings muss auch hier immer ein Mensch an Bord sein, der bei Bedarf das Steuer übernimmt. Erst auf Level 5 wird wirklich autonomes Fahren realisiert. Aus ehemaligen Fahrern und Fahrerinnen werden Passagiere und das Lenkrad wird überflüssig. Das Fahrzeug ist in der Lage, alle Fahraufgaben komplett allein zu übernehmen.

Autonomie Level selbstfahrender Autos Quelle: Bimmertoday.de von der BMW-Group

Blick in die Praxis

In der Schweiz sind bereits einige selbstfahrende Fahrzeuge auf den Strassen unterwegs. Seit Anfang 2016 etwa rollt in der Schweizer Stadt Sion im Kanton Wallis das erste autonome Personenbeförderungsmittel mit 20 km/h durch den öffentlichen Raum. Der fahrerlose Postbus des französischen Herstellers Navya fuhr zuvor sechs Monate auf einem Übungsgelände und absolvierte viele Tests, bis er auf die Strasse durfte. Dort muss er sich nun in einem Langzeittest unter realen Bedingungen beweisen.

Das SmartShuttle ist hinten und vorne mit je drei LIDAR-Sensoren (Light Detection and Ranging, auch Laser- oder 3-D-Scanning) bestückt. Sie sorgen für die 3-D-Wahrnehmung der Umgebung, die Kartografierung der Standorte und eine sehr genaue Positionsbestimmung. Mithilfe einer Stereo-Vision-Kamera kann das SmartShuttle Hindernisse wahrnehmen, die Position der Hindernisse im Verhältnis zum Fahrzeug einschätzen und die Verkehrsumgebung, z. B. Verkehrsschilder, analysieren. Derzeit sind Sicherheitsfahrerinnen und -fahrer an Bord jedes Fahrzeuges, um den Einsatz zu überwachen und für die Sicherheit der Fahrgäste zu sorgen. Sie können bei Bedarf eingreifen und mit einem Joystick Korrekturen vornehmen. Es ist kein Zufall, dass die malerische 33.000-Einwohner-Stadt Sion für den Testlauf ausgewählt wurde. 2014 wurde hier von Partnern aus Wirtschaft, Wissenschaft und Politik das Mobility Lab gegründet. Unter der Führung der PostAuto Schweiz AG arbeiten Stadt, Kanton, die Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) und die Fachhochschule Westschweiz (HES-SO) zusammen, um zukunftsträchtige Mobilitätslösungen zu erarbeiten, die PostAuto im Schweizer ÖV einsetzen kann.

Hürden auf dem Weg zum autonomen Fahrzeug

Technische Entwicklung

In technischer Hinsicht sind die zuversichtlichen Schätzungen der Expertinnen und Experten teilweise berechtigt. Viele technische Probleme wurden bereits gelöst und völlig autonom fahrende Prototypen haben auf etlichen Testkilometern gezeigt, dass sie allein ihren Weg finden. Autonome Autos sollen mithilfe künstlicher Intelligenz lernen können, wie sie sich in Verkehrssituationen verhalten sollen. Hier gibt es bereits vielversprechende Fortschritte, aber von einer serienreifen Lösung kann noch keine Rede sein. Dem britische Start-up Wayve etwa ist es jüngst gelungen, Autos mit einer Videokamera und einem selbstlernenden Algorithmus innerhalb von 20 Minuten eine einfache Form des selbstständigen Fahrens beizubringen. Bisher waren dafür viele Sensoren, aktuelles 3-D-Kartenmaterial, viel Programmierarbeit und zahlreiche Testkilometer notwendig. Das Unternehmen trainiert die KI mit einem bestärkenden Lernverfahren (Reinforcement Learning). Sie lernt durch Versuch und Irrtum: Je länger das Auto es schafft, ohne das Eingreifen des menschlichen Trainers zu fahren, umso grösser ist die Belohnung. Bisher ist noch unklar, wie die KI mit komplexeren Verkehrssituationen umgeht. Technisch besonders anspruchsvoll ist beispielsweise, den Autos das Sehen beizubringen. Unterschiedliche Technologien sind abhängig von Distanz, Wetter- und Sichtverhältnissen besser oder schlechter geeignet, die Umgebung zu erfassen. Daher ist nur die Kombination verschiedener Sensoren zufriedenstellend. Der Preis von mehreren Tausend Franken macht die benötigten Laserscanner zu den teuersten Autoteilen. Teile der teuren Laserscanner können dank leistungsfähiger Hard- und Software inzwischen durch günstigere Videokameras ersetzt werden. Doch bei allen Erfolgen kommen die bisher entwickelten Fahrzeuge immer wieder an ihre Grenzen. Karl Iagnemma, der Gründer und Chef von nuTonomy, einem Softwarehersteller für autonome Fahrzeuge, gibt gegenüber dem Magazin Wired zu bedenken: „Im Vergleich zum letzten 1 Prozent sind die ersten 99 Prozent ein Spaziergang im Park.” Doch die technische Entwicklung der Fahrzeuge ist nur eine Herausforderung auf dem Weg der autonomen Autos in unseren Alltag. Auf vielen anderen Gebieten gibt es ebenfalls noch offene Fragen und ungelöste Probleme.

Infrastruktur

Noch fehlt auch die nötige Infrastruktur für autonomes Fahren. Autonome Fahrzeuge müssen mit ihrer gesamten Umwelt kommunizieren können. Dafür müssen sie riesige Datenmengen in kürzester Zeit senden und empfangen können. Nicht nur die Fahrzeuge selbst müssen entsprechend ausgestattet und leistungsfähig sein, sondern auch ihre Umwelt und das Datennetz.

Zudem ist die zentimetergenaue Positionierung eines Autos bisher noch nicht möglich, denn GPS kann die nötige Präzision nicht leisten. Darum sind sehr detaillierte 3-D-Karten unverzichtbar. Doch eine genaue Kartografierung ist sehr aufwendig und teuer. Um die Kartografierung zu erleichtern, müssten die selbstfahrenden Autos unabhängig vom Hersteller die Daten, die sie über ihre Sensoren erfassen, miteinander austauschen. Auch dafür sind leistungsfähige Datennetze notwendig, die diese enormen Datenmengen übertragen können. Mischverkehr: Die Gleichzeitigkeit von Mensch und Maschine Die Unternehmensberatung Arthur D. Little geht in ihrem Modell zur Einführung selbstfahrender Autos davon aus, dass sich die Einführung im Stadtverkehr zunächst negativ auf den Verkehrsfluss auswirken wird, da sich autonome Autos strikt an die Verkehrsregeln halten. Klaus Schmitz, Partner von Arthur D. Little, erläutert gemäss der Frankfurter

Allgemeinen Zeitung: „Der Mensch reizt die Regeln […] aus, fährt mal ein wenig zu schnell oder hält den Mindestabstand nicht ein. Die autonomen Autos bremsen daher sozusagen den Verkehr, die Kapazität nimmt ab.“ Zu einem erheblich besseren Verkehrsfluss käme es erst, wenn Städte ganze Gebiete ausschliesslich für autonom fahrende Autos freigeben würden. Dann liesse sich die Kapazität um das Zehnfache steigern.

Rechtliche Rahmenbedingungen

Der Deutsche Bundestag hat bereits im Frühjahr 2017 erste gesetzliche Regelungen verabschiedet, dass Fahrerinnen und Fahrer eines hoch oder voll automatisierten Systems in bestimmten Situationen das Steuer abgeben können. Nun tut sich auch in der Schweiz etwas: Der Bundesrat hat Anfang September dieses Jahres in seiner Strategie «Digitale Schweiz» neue Schwerpunkte zum Thema selbstfahrende Autos gesetzt und plant, bisher fehlende gesetzliche Grundlagen im Bereich Sicherheit und Infrastruktur für autonome Fahrzeuge auszuarbeiten. Überarbeitet werden müssen etwa die Verkehrsregeln, Regeln für die Zulassung, strafrechtliche Verantwortlichkeit und versicherungsrechtliche Regeln. Ausserdem müssen Gesetze für den Datenschutz geschaffen werden, da die Fahrzeuge vernetzt sein werden.

Nicht nur das nationale Recht, sondern auch das Völkerrecht müsste reformiert werden. Die Schweiz hat das Wiener Übereinkommen, einen internationalen Vertrag zum Strassenverkehr, unterzeichnet. Auch nach neuen Aktualisierungen schreibt es weiter eine Person als Fahrzeugführerin oder -führer vor.

Ethische Fragen

Bisher bleiben auch ethische Fragen in Bezug auf die Entscheidungen, die autonome Fahrzeuge treffen, offen. Wahrscheinlich wird die Technik zu einem deutlichen Rückgang der Verkehrstoten führen, trotzdem werden auch diese Autos in Situationen kommen, in denen sie einen Unfall nicht verhindern können. Doch wenn es im Falle eines unvermeidlichen Zusammenstosses gilt, zwischen verschiedenen Menschenleben abzuwägen, für wen soll sich der Computer in Sekundenbruchteilen entscheiden? Die KI benötigt für diesen Fall eine Entscheidungsbasis. Ist eher das Kind oder der junge Mann zu schützen? Wird die Gruppe einem einzelnen Fussgänger vorgezogen? Und welcher Gefahr sollen die Personen im Auto ausgesetzt werden? Würde ich mich von einem Auto fahren lassen, das meinen Tod in Kauf nehmen würde, auch wenn er zum Schaden anderer vermeidbar wäre? Auf einem Gipfel des britischen Autoindustrieverbands SMMT (Society of Motor Manufacturers and Traders) zweifelte laut dem Magazin Autocar Ian Robertson, Manager und ehemaliges Vorstandsmitglied von BMW, daran, dass voll autonome Autos jemals auf die Strasse dürfen: „Imagine a scenario where the car has to decide between hitting one person or the other — to choose whether to cause this death or that death. What’s it going to do? Access the diary of one and ascertain they are terminally ill and so should be hit? I don’t think that situation will ever be allowed.”
Übersetzt “Stellen Sie sich ein Szenario vor, in dem das Auto entscheiden muss, ob es die eine oder die andere Person trifft - ob sie diesen Tod oder diesen Tod verursacht. Was wird es tun? Greift es auf das Tagebuch des Menschen zu und stellt fest, dass er unheilbar krank ist und deshalb getroffen werden sollte? Ich denke nicht, dass diese Situation jemals erlaubt sein wird.”

Per Verfassung dürfen Menschenleben weder von Menschen noch von Maschinen bzw. Algorithmen gegeneinander aufgewogen werden.

Akzeptanz

Umfragen ergeben, dass Fahrerinnen und Fahrer sich unwohl bei dem Gedanken fühlen, sich in ein Auto ohne Lenkrad und Bremsen zu setzen. Der Zürcher Vergleichsdienst comparis.ch hat 2017 911 Autofahrerinnen und -fahrer der Schweiz zum autonomen Fahren befragt. Laut Umfrage würde sich nur jeder Achte in ein autonom fahrendes Fahrzeug setzen. Trotzdem sind 32 Prozent der Befragten der Ansicht, dass selbstfahrende Autos Zukunft haben.

Das Auto von morgen: automatisiert statt voll autonom

Die Fortschritte auf dem Gebiet des autonomen Fahrens sind enorm. Bereits zum jetzigen Zeitpunkt übernimmt die Technik wesentliche Teile der Fahraufgaben. Wahrhaft autonomes Fahren der Stufe 5, bei dem das Auto ausschliesslich vom System gesteuert auf Autobahnen, im Stadtverkehr und bei schlechten Witterungsbedingungen wie Glatteis unterwegs ist, bleibt jedoch eine ferne Zukunftsvision. Neben technischen Problemen bleiben rechtliche und ethische Fragen ungeklärt. Insbesondere ist fraglich, ob es jemals rechtlich zulässig sein wird, dass ein Computersystem entscheidet, welches Menschenleben im Notfall Vorrang hat. Autonome Autos haben bereits heftige Debatten ausgelöst: Die Autopilotfunktion von Tesla wurde nach mehreren Todesfällen stark kritisiert. Auch ein autonomer Volvo war in einen tödlichen Unfall bei Tests von Uber zu selbstfahrenden Autos involviert. Auch wenn noch viele Hürden überwunden und zahlreiche Fragen geklärt werden müssen, bleibt die Vision des autonomen Fahrzeuges bestehen. Bedenkenträgerinnen brauchen sich vor einer baldigen Übernahme der Kontrolle durch eine KI im Auto nicht zu fürchten und Optimisten, die sich von ihrem Auto schlafend von A nach B fahren lassen wollen, müssen sich noch auf unbestimmte Zeit gedulden.

Quellen


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