Maschinelles Lernen

Selbstfahrende Autos: So sehen die Strassen der Zukunft aus

Deb Miller Landau iQ Managing Editor

Bis Autos von alleine fahren, sind noch einige Hürden zu nehmen. Diese helfen aber dabei, Zuverlässigkeit und Sicherheit der Systeme zu verbessern.

Autonome Autos sorgten bereits im Jahr 1939 für Gesprächsstoff. Damals vermittelte General Motors auf der Weltausstellung mit seinem Futurama einen ersten Eindruck davon, wie ein neues Automobilzeitalter aussehen könnte, in dem in die Straßen integrierte Technik die Steuerung der Fahrzeuge übernimmt. Dabei standen jedoch weniger die selbstfahrenden Autos im Mittelpunkt, sondern vielmehr die Infrastruktur, die die Fahrzeuge nutzen würden.

Fahrerlose Autos waren zu jener Zeit nur schwer vorstellbar. Aber Jahrzehnte des technischen Fortschritts – und Partnerschaften zwischen Unternehmen verschiedener Branchen – lassen den Traum des autonomen Fahrens nun Realität werden. Laut eines Berichts von BI Intelligence sollen bereits 2020 etwa zehn Millionen selbstfahrende Autos auf unseren Straßen unterwegs sein. Auch das Marktforschungsunternehmen IHS Automotive prognostiziert, dass bis 2035 etwa 21 Millionen autonome Fahrzeuge verkauft werden.

BMW, Intel und Mobileye wollen bis 2021 vollständig autonom fahrende Autos entwickeln.
BMW, Intel und Mobileye wollen bis 2021 vollständig autonom fahrende Autos entwickeln.

 

der weg zur vollständigen autonomie

Aber kehren wir zurück in die Gegenwart: Bereits heute gestatten es Sensortechnik, Computerfunktionalität und maschinelles Lernen, dass Autos eigenständig fahren. Bis die dem autonomen Fahren zugrunde liegende Wissenschaft jedoch ausgereift genug ist, um in die Realität umgesetzt zu werden, seien noch ein paar Jahre nötig, so Jack Weast, Chefingenieur bei Intel Autonomous Driving Solutions.

Die Fahrzeugautomatisierung erstreckt sich über fünf Stufen.
Die Fahrzeugautomatisierung erstreckt sich über fünf Stufen.

Der Verband der Automobilingenieure (SAE International) teilt die Fahrzeugautomatisierung in fünf Stufen ein: Bei Stufe 1 und 2 behält der Fahrer seine Hände noch am Lenkrad. In diese Kategorie fallen Systeme wie adaptive Geschwindigkeitsregelung sowie Brems- und Einparkhilfen. In Stufe 3 agiert das Fahrzeug im Autopilot-Modus selbständig, wobei der Fahrer die Kontrolle jederzeit wieder übernehmen kann. Stufe 4 erfordert noch weniger Unterstützung durch den Fahrer, so dass er sogar ein Nickerchen halten könnte. In Stufe 5 fährt das Auto vollautomatisch, ein Fahrer und Steuerkomponenten sind übeflüssig.

autos verarbeiten riesige datenmengen

Damit ein Auto tatsächlich komplett eigenständig fahren kann, muss eine geradezu unvorstellbar große Datenmenge verarbeitet werden. Wie Jack Weast erläutert, sind heutige Handyverträge in der Regel für einige Gigabyte pro Monat ausgelegt. Das reicht auch für das Streamen von Videos und Musik aus. Ein autonomes Fahrzeug hingegen muss mehrere Terabyte verarbeiten – pro Stunde! Diese Datenmenge ist viel zu groß, um sie an die Cloud zu senden. Daher muss direkt im Fahrzeug ein leistungsstarker Computer eingebaut sein, der die notwendigen Informationen in Echtzeit verarbeiten kann.

Ein autonomes Auto ist vollgepackt mit Sensoren wie Kamera-, LiDAR– und Radartechnik, die ständig Daten erfassen. Aus dem Zusammenspiel von Kamera und Radarsystem kann etwa die Tiefendimension von Objekten um das Fahrzeug herum erkannt werden. So kann das System beispielsweise zwischen einer echten Person und der Abbildung eines Menschen unterscheiden. Dazu müssen aber alle Komponenten des Systems zusammenarbeiten.

Intel steuert Technologien in verschiedenen Bereichen des autonomen Fahrens bei.
Intel steuert Technologien in verschiedenen Bereichen des autonomen Fahrens bei.

„Das Fahrzeug braucht nicht nur diese äußerst exakten Sensoren“, erklärt Weast. Es benötigt auch ein leistungsstarkes, zentrales Gehirn, das in der Lage ist, die von den Sensoren erfassten Daten zu verarbeiten. Anhand dieser müssten hochgradig komplexe Entscheidungen in Echtzeit getroffen werden, zum Beispiel ob ein Lenk-, Brems- oder anderes Manöver nötig ist. „Dieser geschlossene Kreislauf muss im Fahrzeug integriert sein,“ so der Ingenieur.

Eigenständige erfassung von situationen

Weast zufolge wird das Verhalten eines autonomen Autos hauptsächlich davon abhängen, inwieweit es Situationen eigenständig erfassen kann. „Wir versuchen, all die verschiedenen Objekte aufzuzählen, die in der realen Welt – insbesondere in komplexen urbanen Umgebungen – existieren. Es können Dutzende einzigartiger Objekte vorhanden sein, die es zu erkennen und zu deuten gilt. Ein Auto muss in der Lage sein, jedes davon präzise zu identifizieren“, erklärt er.

Auf dem Intel Developer Forum 2016 stellte Intel seine Zusammenarbeit mit BMW und Mobileye vor.
Auf dem Intel Developer Forum 2016 stellte Intel seine Zusammenarbeit mit BMW und Mobileye vor.

Die riesigen Mengen an aufgezeichneten Sensordaten werden aber auch über das einzelne Fahrzeug hinaus analysiert. Datenwissenschaftler erstellen daraus Modelle für maschinelles Lernen. Diese gestatten es den autonomen Fahrzeugen, aus bisherigen Situationen zu „lernen“ und basierend auf dem neuen Wissen Wahrscheinlichkeitsannahmen über das Gesehene zu treffen.

ein komplett neues fahrzeugkonzept

Während die dafür nötige Technik rasch Gestalt annimmt, bleibt die Frage offen, ob ein Computer jemals in der Lage sein wird, die menschliche Intuition zu ersetzen. „Das Konzept des autonomen Fahrens stellt uns nicht nur vor technische Hürden, sondern auch vor menschliche und soziale Herausforderungen“, sagt Matt Yurdana, der bei Intel als UX Creative Director an der Entwicklung autonomer Fahrzeuge mitarbeitet. „Wenn die Menschen nicht das Gefühl haben, sicher zu sein, und wenn das Vertrauen in die Technik nicht vorhanden ist, spielt es keine Rolle, was wir auf der technischen Ebene erreichen.“

Ein vollständig autonomes Fahrzeug benötigt leistungsstarke Computertechnik.
Ein vollständig autonomes Fahrzeug benötigt leistungsstarke Computertechnik.

Solche Diskrepanzen wären auch in anderen Bereichen zu beobachten, etwa der Medizin. Während einige Hightech-Labors Informationen über technisch hochentwickelte Server teilen, werden in anderen Organisation die Krankenblätter immer noch ausgedruckt und in Ordnersystemen aufbewahrt. Die Technik benötigt meist eine gewisse Zeit, um sich wirklich zu etablieren.

lebensverändernde Technologien

Autonome Fahrzeuge haben das Potenzial, unsere Vorstellungen und Erwartungen an Verkehrsmittel grundlegend zu verändern. Vielleicht werden wir uns irgendwann einmal für eine gänzlich andere Art der Beförderung entscheiden. Wenn neue Optionen zur Verfügung stehen, werden viele Aspekte des heutigen Alltags – vom Einkaufen über das Parkplatzsuchen bis hin zu Staus und aggressiven Verkehrsteilnehmern – eventuell bald der Vergangenheit angehören.

Sensoren rund um das Auto sammeln riesige Datenmengen, die verarbeitet werden müssen.
Sensoren rund um das Auto sammeln riesige Datenmengen, die verarbeitet werden müssen.

„Autonome Fahrzeuge werden die Art, wie wir leben und arbeiten und wie wir Städte planen und bauen, verändern. Sie werden in den verschiedensten Branchen für unterschiedlichste und tiefgreifende Veränderungen sorgen, die wir uns zurzeit noch nicht einmal vorstellen können“, so Jack Weast. „So wie benzinbetriebene Autos die Welt verändert haben, so werden autonome Fahrzeuge meiner Meinung nach unser Leben rund um den Globus verändern. Dies ist eine äußerst faszinierende Entwicklung.“

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