Fraunhofer-Präsident nennt Hürden für Roboterauto-Verbreitung "Durchbruch für automatisiertes Fahren ab dem Jahr 2030"

Audi-Testwagen für automatisiertes Fahren: Ohne ein Server-Netz entlang von Autobahnen wird das kaum gehen, warnt Wissenschaftler Neugebauer

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Selbstfahrende Autos: Wie weit die Hersteller beim autonomen Fahren sind

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manager-magazin.de: Herr Neugebauer, ob Mercedes, BMW, Audi, Tesla, auch VW, Renault-Nissan oder Toyota: Fast jeder Autohersteller erklärt, dass seine Fahrzeuge in vier bis fünf Jahren auf Knopfdruck selbst fahren können. Nehmen die Autohersteller den Mund nicht etwas voll?

Dr. Reimund Neugebauer
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Reimund Neugebauer, 63, ist Präsident der Fraunhofer-Gesellschaft und damit Deutschlands wichtigster Wissenschaftler für angewandte Forschung. Der ausgebildete Maschinenbauer gilt als Spezialist für ressourceneffiziente Fertigungsprozesse und maschinelles Lernen.

Reimund Neugebauer: Das Realistische würde ich diesen Prognosen nicht absprechen. Derzeit laufen mit unseren Fraunhofer-Instituten mehrere Projekte mit Autoherstellern und Zulieferern. Bei den Schlüsselkomponenten sind wir gut gerüstet, auch wenn es noch offene Fragen beim Zusammenspiel dieser Komponenten gibt. Wir gehen davon aus, dass deutsche Autohersteller in drei bis vier Jahren mit marktreifen Produkten aufwarten können, wenn es denn diesen Markt rechtlich gibt.

mm.de: Die rechtlichen Rahmenbedingungen für autonomes Fahren sind also der Engpass?

Neugebauer: Es gibt noch offene technische Fragen. Doch wir gehen davon aus, dass die Klärung der rechtlichen Seite mehr Zeit in Anspruch nehmen wird als die Lösung der technischen Probleme. Niemand wird sich ein Auto mit Selbstfahr-Funktionen kaufen, das nicht auch im Nachbarland funktioniert. Da genügt eben deutsches Recht nicht, das muss international gültig sein. Dazu gibt es noch eine Reihe von Einzelthemen, wie etwa Haftungsfragen, Zulassungsbestimmungen oder auch die dahinter steckenden Geschäftsmodelle. Damit automatisiertes Fahren möglich ist, müssen viele personenbezogene Daten ausgetauscht werden. Das ist ein ordentlicher Brocken, der da zu lösen ist.

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mm.de: Wenn selbstfahrende Autos 2020 auf den Markt kommen, werden sie nur in eng bestimten Bedingungen autonom fahren können, Fahrer müssen Kollegen Computer dann wohl noch permanent überwachen. Die selbstfahrende vierrädrige Lounge mit bequemen Sesseln und Riesenbildschirmen im Innenraum, wie weit ist die noch entfernt?

Neugebauer: Eine Grundsatzfrage wird bei solchen Diskussionen zu wenig berücksichtigt. Heute treiben die Automobilhersteller das automatisierte Fahren so voran, dass sie von bereits bestehenden Fahrzeugen ausgehen. Sie gehen vom Grundkonzept des bisherigen Autos und des Individualverkehrs aus. Dafür versuchen sie, als neue Anwendung das vollautomatisierte Fahren zu finden.


Hinweis: Am 13. Februar 2017 hält Reimund Neugebauer in München vor manager lounge-Mitgliedern einen Vortrag über kognitive Systeme. Er wird dabei auch erläutern, wie Fortschritte bei maschinellem Lernen die Entwicklung autonom fahrender Autos vorantreiben. Mehr über die Veranstaltung erfahren Sie hier .


mm.de: Was ist daran falsch?

Neugebauer: Wir sind davon überzeugt, dass wir unterschiedliche Mobilitätskonzepte unterscheiden müssen und dafür bestimmte Spezifiken entwickeln. Automatisiertes Fahren wird auf Autobahnen ganz anders aussehen als im innerstädtischen Verkehr. Auf Autobahnen könnte automatisiertes Fahren etwa besonders auf Carsharing ausgerichtet sein, um weite Strecken mit mehreren Personen zurückzulegen. Soll man dafür Fahrgastzellen wie im Auto oder doch lieber ähnlich jenen in Zügen bauen, wo jeder dann sein First-Class-Abteil hat? Für den Verkehr innerhalb eines Werksgeländes sehen die Konzepte wiederum völlig anders aus. Wir müssen unterscheiden, ob wir autonom Güter oder Personen transportieren wollen.

"Fahrer müssen in jeder Sekunde wieder die Kontrolle erlangen können"

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mm.de: Die Frage ist doch auch: Wann wollen sich Menschen denn von Kollegen Computer chauffieren lassen - und wann eben nicht?

Neugebauer: Die Mischung zwischen verschiedenen Arten des Fahrens muss möglich sein. Manchmal werden Fahrer vollautomatisch gefahren werden wollen. Doch manchmal werden sie das automatisierte System eher als Assistenten zur Entlastung sehen, etwa bei der bewussten Entscheidung für eine Fahrt über Landstraßen. Andere Fahrer wiederum wollen im städtischen, zähfließenden Verkehr an ein automatisiertes System übergeben. Deshalb lässt sich kaum die Aussage treffen, dass es mit dieser oder jener Funktion des automatisierten Fahrens losgehen wird. Am schnellsten lässt sich automatisiertes Fahren wohl im innerbetrieblichen Verkehr verwirklichen. Autohersteller werden hier sicherlich auf die Kosten schauen.

mm.de: Die Autobranche wird wohl mit autonomen Fahrfunktionen beginnen, die technisch einfacher zu beherrschen sind und viele Käufer ansprechen. Da dürfte als erstes eine Art Autobahn-Vollautomatik kommen. Ist so etwas in fünf bis sechs Jahren vorstellbar - wie es etwa die deutschen Nobel-Autohersteller in Aussicht stellen?

Neugebauer: Ja, Autobahnen bieten sich da als Start-Szenario an. Gerade bei der Einführung von autonomen Fahrfunktionen hängt viel davon ab, wieviel Kontrolle man bereit ist abzugeben. Viele befürchten, zu viel Kontrollverlust zu haben. Studien zufolge stehen mehr als die Hälfte von 1000 Befragten dem automatisierten Fahren skeptisch gegenüber. Deshalb müssen die autonomen Funktionalitäten so gestaltet werden, dass Fahrer in jeder Sekunde wieder die Kontrolle über das Auto zurückerhalten. Da darf es nicht notwendig sein, dass sie dafür fünf Schalter umlegen müssen. Und dafür fehlen noch eine ganze Reihe technischer Voraussetzungen.

mm.de: Welche genau?

Neugebauer: Automatisiert fahrende Fahrzeuge werden mit ihrer Umgebung interagieren und Daten austauschen müssen. Derzeit braucht es etwa im Bestfall 10 Millisekunden, um eine Anfrage zu starten, das Signal zu verarbeiten und die passenden Daten zurückzugeben. Wir bräuchten dafür ein Zehntel der der jetzigen Reaktionszeit von 10 Millisekunden, denn das entspricht der Reaktionszeit des schnellsten menschlichen Sinnes. Und das ist der taktile Sinn, wenn der Mensch eine Vorinformation hat. Wenn der Mensch eingreifen will, sollte er sich mindestens mit seiner schnellsten Geschwindigkeit ins System einbringen können. Bei den Daten müssen wir um den Faktor 100 schneller werden. Der Fokus vieler Unternehmen liegt da noch nicht so stark drauf. Das ist eine Riesen-Herausforderung, an der wir im Rahmen der Entwicklung von 5G-Mobilfunknetzen arbeiten.

mm: Was heißt das konkret?

Neugebauer: Die schnellste Geschwindigkeit, die wir kennen, ist die Lichtgeschwindigkeit von 300.000 Kilometern pro Sekunde. In 0,1 Millisekunden könnten wir mit Lichtleitern 30 Kilometer überbrücken. Aus einem fahrenden Auto zu einem Server, der Informationen bereithält, dürfte es also nur 15 Kilometer Entfernung sein. Denn ich muss die Strecke ja doppelt zurücklegen, da ich zuerst die Anfrage starte und dann Daten zurückerhalte. Doch das geht nur mit Lichtleiter. Für das automatisierte Fahren brauchen wir eigentlich ein Netz von kleinen Sub-Servern entlang der Autobahnen. Dort müssten dann Informationen abgelegt sein, etwa ob hinter der nächsten Kurve eine Verkehrsschildänderung kommt oder ein Unfall passiert ist. Sonst sind wir rein physikalisch gar nicht in der Lage, Informationen in Echtzeit zu liefern.

mm.de: Welche weiteren Probleme müssen Techniker noch bei der Art und Weise lösen, wie autonom fahrende Autos Daten erfassen und übertragen?

Neugebauer: Wir brauchen Sicherheit gegen Hacking, damit niemand von außen das Auto etwa gegen einen Baum fahren lassen kann. Wir benötigen aber auch Sicherheit gegen Signalabriss. Wenn ein automatisiert fahrendes Auto im Tunnel, im Nebel oder im Schneetreiben fährt, darf die Datenübertragung nicht abbrechen. Sonst kann sich das Auto nicht mehr autonom im Gesamtszenario zurechtfinden. Am besten ist deshalb eine parallele Absicherung auf zwei verschiedenen physikalischen Wegen. Denkbar ist etwa, dass ein Auto seine Umgebung parallel per Radar-Funkwellen und Infrarot-Lichtwellen erfasst.

Warum selbstfahrende Autos Gesichtserkennungs-Sensoren brauchen

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mm.de: Wie gut können heute verfügbare Sensoren überhaupt das Verkehrsgeschehen erfassen?

Neugebauer: Wenn die ersten Roboterautos auf den Straßen fahren, werden wir einen Mischverkehr haben zwischen automatisiert fahrenden und von Menschen gesteuerten Fahrzeugen. Bei unklaren Verkehrssituationen, etwa wer nun Vorfahrt hat, kommunizieren menschliche Fahrer oft mit Gesten hinter ihrer Windschutzscheibe. Wir haben heute bereits gute Möglichkeiten zur Gesichtserkennung via Kameras und Software. Doch das klappt schwer durch Windschutzscheiben. Wir brauchen also eine Vor-Ort-Kommunikationsmöglichkeit zwischen einem automatisierten und einem von einem Menschen gelenkten Fahrzeug. Der Sensor zur Gesichtserkennung muss im Auto sitzen, die Daten müssen übertragen werden. Und da ist noch einiges offen.

mm.de: Sind solche Sensoren schlicht noch zu langsam - oder gibt es auch noch andere Schwierigkeiten?

Neugebauer: Es geht zum einen um Reaktionszeiten. Aber auch um etwas anderes. Heute können optische Sensoren zwar unter anderem am häufigen Zwinkern eines Menschen erkennen, ob dieser müde ist. Doch eine aktive Gesichtserkennung, die interpretiert und daraus eine Entscheidung für das andere Fahrzeug ableitet - da liegen Welten dazwischen.

mm.de: Mit welchen Alltagssituationen kommen die aktuell eingesetzten Systeme nicht zurecht? Was fehlt denn noch auf Technikseite, damit Autos wirklich autonom fahren können?

Neugebauer: Optische Bilderkennungssysteme geraten dort an ihre Grenzen, wo auch Menschen nicht mehr weiterkommen. Etwa in einem Schneesturm. Da würden dann auch Infrarotsysteme nichts mehr nützen. Dafür bräuchten wir Hindernis- und Szenarioerkennung jenseits der optischen Wahrnehmung. Selbstfahrende Autos müssen über ihre exakte Position Bescheid wissen. Wir brauchen eine zentimetergenaue Positionsbestimmung eines Fahrzeugs. Denn nur so kann das Auto ein genaues Modell seiner Umgebung erstellen und wissen, in welchem Szenario es fährt. Und dann auch über die Sensoren Abweichungen von diesem Modell feststellen und entsprechend agieren.

mm.de: Das klingt aber noch nach einer Menge Forschungs- und Entwicklungsarbeit. Ab wann, glauben Sie, geht es mit dem autonomen Fahren wirklich los?

Neugebauer: Wir gehen davon aus, dass der Durchbruch auf breiter Front ab dem Jahr 2030 kommt. Doch das automatisierte Fahren wird nicht mit einem Donnerschlag kommen. Es kommt Schritt für Schritt. Noch in den 2020er-Jahren werden die ersten Anwendungen kommen, etwa beim automatischen Einparken, auf Autobahnen oder im Güterverkehr. Es wird ausgewählte Pilotprojekte geben, von denen wird sich das weiterentwickeln. Eine breite Akzeptanz und eine nennenswerte Verbreitung im Straßenverkehr wird das automatisierte Fahren aber erst im darauffolgenden Jahrzehnt haben.

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