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Ein autonom fahrender Elektro-Kleinbus mit einem Sensor.

Künstliche Intelligenz

Autonomes Fahren: Eine Fahrschule für Roboter

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Wie Pkws das autonome Fahren lernen, erforschen Wissenschaftler in Frankfurt. Dass noch keine selbstfahrenden Autos über die Straßen fahren, liegt allerdings nicht an der Technik.

Autonomes Fahren ist vielleicht gar nicht so sehr Zukunftsmusik, wie manch einer glaubt. Wer heutzutage einen Parkassistenten als Feature in seinem Auto hat, der besitzt bereits ein Fahrzeug mit der autonomen Fahrstufe Level 1. Als autonome Systeme in Pkws gelten schon jene, die viele Autofahrer jeden Tag nutzen ohne es zu wissen. Spurhaltesysteme, eine automatische Abstandssicherung, oder das alleinige Bremsen in Gefahrensituationen wirken ohne das Eingreifen des Fahrers und gelten daher als autonome Systeme. Forscher an der Frankfurter Goethe-Universität arbeiten im Bereich des autonomen Fahrens intensiv daran, dieses bereits vorhandene Wissen zu fundieren und zu erweitern – mit Hilfe von künstlicher Intelligenz.

Rudolf Mester, Professor am Institut für Informatik, leitet in seinem Team für „visuelle Sensorik“ die Forschung zu diversen Systemen, die es Autos ermöglichen, sich ohne den Einfluss von Menschen durch die Straßen zu bewegen. Wer selber Auto fährt, weiß, auf wie viele Dinge man gleichzeitig achten muss und wie schier endlos die Liste der Ereignisse ist, die im Straßenverkehr geschehen können.

Fahrzeuge kommunizieren miteinander 

Selbstfahrende Fahrzeuge müssen alle möglichen Objekte auf und neben der Straße erkennen – und als Gefahr oder als irrelevant kategorisieren können. Das sogenannte Propagation- Based-Tracking-System (PbT) ist eines von vielen Verfahren, das unter anderem zur Erkennung der Umwelt dient. Kameras und Sensoren scannen und erkennen sich bewegende Objekte in einem bestimmten Radius rund um das Fahrzeug. Das Fahrzeug erkennt und merkt sich Objekte im Straßenverkehr und überträgt deren Verhalten auf in der Zukunft eintretende Szenarien. Verhaltensweisen von anderen Autos, Radfahrern, Fußgängern, aber auch ruhenden Objekten wie Pollern, oder Bordsteinkanten werden analysiert und gespeichert.

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Bei solchen Verfahren kommen Techniken des maschinellen Lernens zum Einsatz, die mit sogenannten tiefen neuronalen Netzen das Aussehen von Objekten erlernen und dann später in Bilddaten wieder erkennen. Das Interessante hierbei ist, dass intelligente Fahrzeuge miteinander kommunizieren können. Ein ständiger Informationsaustausch gestaltet das „gemeinsame Fahren“ deutlich sicherer. Gefahreneinschätzung und der mögliche Eintritt diverser Situationen werden abgeglichen – und so kann eine Wahrscheinlichkeit eines eintretenden Szenarios errechnet werden.

Damit ein Fahrzeug weiß, wie es sich in verschiedenen Situationen zu verhalten hat, muss es diese Verhaltensweisen zuerst erlernen. Da das nicht auf öffentlichen Straßen umsetzbar ist, hat das Team von Rudolf Mester in Frankfurt ein System entwickelt, welche eine virtuelle Welt erschafft, um so die Technik, die später im Fahrzeug eingesetzt werden soll, zu testen. „Auf echten Straßen können Sie ein Auto nicht gegen ein Hindernis fahren lassen, um ihm beizubringen, dass er eine Gefahr darstellt. In einer virtuellen Welt schon“, so Mester.

Das sogenannte Joyride funktioniert ähnlich wie ein Computerspiel, was es für die Tests der Systeme prädestiniert. Es ist quasi eine Fahrschule für Roboter. Diverse Unfall- und Gefahrenszenarien können beliebig oft simuliert werden, um so der Software für alle erdenklichen Fälle die besten Verhaltensweisen beizubringen. In Kombination mit kleineren Assistenzsystemen wie einer automatischen Beschleunigung, Blinkassistenten, oder der Fähigkeit des selbständigen Überholens, wäre es nun möglich, ein Kraftfahrzeug autonom fahren zu lassen. Doch die Technik ist heute noch nicht so weit. „Die Flut an potenziell eintretenden Ereignissen ist immer noch zu groß und es bedarf weiterer Forschung“, sagt Rudolf Mester.

Offene juristische Fragen

Dass noch keine selbstfahrenden Autos über die Straßen fahren, liegt allerdings nicht an der Technik. Es gibt weltweit bereits viele Versuchsfahrzeuge, die sich mit einem Sicherheitsfahrer hinter dem Steuer durch den Straßenverkehr bewegen können. Auch der Gesetzgeber zieht den Autobauern einen Strich durch die Rechnung: Zu viele offene juristische Fragen im Falle eines Unfalls verhindern den Vorstoß der autonomen Technik.

Abgesehen von technischen oder gesetzlichen Hürden, gibt es ein weiteres Problem, das vor einer kommerziellen Reife zu lösen ist: Kommunizieren zwei digitale Systeme miteinander, so entstehen Schnittstellen. Kurz: Hier liegen Angriffsflächen für Cyberattacken. Forscher arbeiten gezielt daran, das Eindringen in jene Systeme als unmöglich zu gestalten. „Es wäre fatal, wenn ein Hackerangriff dem Auto während der Fahrt die Kontrolle entzieht“, sagt Mester.

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