NZZ Folio 10/07 - Thema: Auto der Zukunft   Inhaltsverzeichnis

Bring mich nach Hause!

Navigationssysteme, Laserscanner, Videokameras: Bald verständigen die Fahrzeuge sich ­untereinander, und eines Tages könnte der Autopilot das Steuer übernehmen.

Von Claude Settele
Der VW Touareg fährt in einem Wald auf dem Monte Ceneri vorsichtig die kurvige Strasse hinunter. Sehr sicher wirkt der Fahrer nicht, er steuert das Auto in leichtem Zickzackkurs dem Randstein entlang. Wir sitzen im Fond und blicken abwechslungsweise auf die Strasse und auf das grosse Display am Armaturenbrett. Es bildet in einer Computergrafik das Terrain als dreidimensionales Modell ab. Noch interessanter ist der Blick auf das Steuerrad: Es dreht sich wie von Geisterhand, weder auf dem Gas- noch auf dem Bremspedal steht ein Fuss.

Dafür rotiert auf dem Dach des Autos ein ­Laserscanner. Die Videokameras hinter dem Innenspiegel fallen kaum auf, gut versteckt sind drei Industrierechner und ­allerlei Elektronik im Kofferraum. Das Vehikel ist ein Serienfahrzeug, das von einem Team um Hans J. Wünsche von der Universität der Bundeswehr München aufgerüstet wurde. Diesen Sommer drehte es an einer Robotikveranstaltung im Tessin seine Runden.

An anderen Universitäten wird an ähnlichen Projekten gearbeitet, die dasselbe Ziel ansteuern: ein Fahrzeug, das selbständig und zuverlässig durch den Verkehr navigiert. Wie weit die Entwicklung gediehen ist, wird sich am 3. November in Kalifornien zeigen, wenn die besten autonomen Fahrzeuge zur Urban Challenge starten. Das Rennen wird von einer Forschungseinrichtung des US-Verteidigungsministeriums organisiert, die einst die Basis für das Internet legte. Eine der Teilnehmergruppen ist das Team von Raul Rojas, der an der Freien Universität Berlin über künstliche Intelligenz forscht. Es geht mit einem aufgerüsteten Dodge Caravan an den Start, der sich unter anderem an Markierungen auf dem Strassenbelag orientiert, Hindernisse erkennt und selbständig die Spur wechseln kann.

An der Urban Challenge müssen die fahrerlosen Fahrzeuge einen Parcours in städtischer Umgebung mit Verkehr, Kreiseln und Hindernissen in vorgegebener Zeit abfahren. Um diese Aufgabe zu bewältigen, sind die meisten «Geisterfahrzeuge» mit einem Navigationssystem sowie mit Laserscannern (Lidars) und Videokameras ausgerüstet. Lidars funktionieren wie Radargeräte, nutzen jedoch Laserlicht anstelle von Radiowellen. Teure Ausführungen messen in einer Sekunde bis zu einer Million Distanzpunkte für die Erstellung eines 3-D-Bildes der Umgebung.

Rojas vergleicht diese Methode mit einem Blindenstock, mit dem man sich an die Welt herantastet. Sie sei primitiv und teuer. Viele Forscher glauben, dass die Orientierung über Videokameras die bessere Lösung für die Zukunft sei. Die Technik ist allerdings weit davon entfernt, die Fähigkeiten des menschlichen Auges und Gehirns zu erreichen. Die Hauptschwierigkeit besteht darin, in Videobildern auftretende Muster wie Strassen, Gebäude, Pflanzen, Fahrzeuge und Fussgänger unabhängig von Lichtverhältnissen, Schattenwürfen oder Wetterbedingungen zu erkennen und zu interpretieren. Videokameras arbeiten sequentiell; das Auge mit seinen 100 Millionen Rezeptoren dagegen registriert die Umwelt parallel und kann ein Fahrzeug «im Auge behalten», ohne es direkt anzuschauen. Trotz grossem Radius stellt das Auge ausserdem immer nur einen Ausschnitt scharf.

Letztgenanntes beherrschen nun auch Kameras. Schwieriger zu lösen ist jedoch das Problem, welcher Bereich im Sehfeld situationsbedingt scharf gestellt werden muss. Bis rollende oder auch humanoide Roboter sehen können, sind darum noch grosse Entwicklungssprünge zu leisten. Laut Jürgen Schmidhuber, Co-Direktor des IDSIA, des der Universität Lugano angeschlossenen Forschungsinstituts für künstliche Intelligenz, liegt die grosse Herausforderung darin, mathematische Modelle zu entwickeln, die dem menschlichen Gehirn nachgebildet sind, sowie Algorithmen, um die Maschinen lernfähig zu machen.

Ob autonome Fahrzeuge je Realität werden, ist aber nicht nur eine Frage der Technik. «Ich glaube nicht, dass ein Auto einmal selber eine Pizza holen geht», sagt Hans J. Wünsche. Selbst wenn dies technisch möglich wäre, wird sich der Mensch nicht einfach zum Beifahrer degradieren lassen. Das Autopilot-Auto könnte aber auch ausgebremst werden, weil es sich auf juristisch gefährlichem Terrain bewegt: Wenn der Bordcomputer das Steuer übernimmt und einen Unfall baut, könnte der Hersteller zur Verantwortung gezogen werden. Die Autoindustrie wird deshalb das Primat des Lenkers über sein Fahrzeug nicht in Frage stellen wollen – abgesehen davon, dass sie ihren Kunden gerne aktiven Fahrspass verkauft.

Trotzdem wird dieser Forschungsbereich – der auch von der Autoindustrie intensiv beackert wird – die Autotechnik beeinflussen. Schon heute sind viele Automobile rollende Computer, vollgepackt mit Sensoren und Prozessoren, und die Autoindustrie gibt mächtig Gas bei der Einführung neuer elektronischer Hilfen, die dem Fahrkomfort, der Sicherheit, aber auch der Umwelt dienen. So bringt Audi nächstes Jahr einen Assistenten auf den Markt, der nicht ins Fahrgeschehen eingreift, aber Hinweise zum Schalten in den optimalen Gang und damit einen Anreiz zum sparsamen Fahren gibt. Allein der Fahrstil kann den Kraftstoffverbrauch um bis zu 30 Prozent senken.

Am weitesten verbreitet sind heute das Antiblockier­system ABS und das Stabilitätssystem ESP, das bei glitschigen Strassenverhältnissen eingreift. In der Oberklasse gibt es weitere Assistenten, zum Beispiel die aktive Einparkhilfe oder den Abstandsregeltempomaten, der über Radar oder Infrarotsignale den Abstand zum vorderen Fahrzeug misst und wenn nötig die Geschwindigkeit drosselt oder gar selbständig bremst. Bereits im Einsatz sind auch Fahrspurassi­­­­­­­­s­tenten, die beim Verlassen der Spur warnen, und Nachtsichtgeräte, die mit Wärmebildkameras Fussgänger orten.

Autozulieferer wie Siemens VDO, Bosch und Continental haben weitere Systeme entwickelt oder bereits zu Serienreife gebracht. Dazu gehören Sensoren, die bei einem Zusammenstoss Vibrationen und Geräusche analysieren, um die Zeitspanne vom Aufprall bis zum Auslösen des Airbags um weitere Millisekunden zu verkürzen. Die meisten Innovationen zielen jedoch auf die Verhinderung eines Unfalls. So sind Systeme in Entwicklung, die beim Wechseln der Fahrspur oder beim Abbiegen tote Winkel überwachen, warnen und nötigenfalls auch eingreifen.

Technisch aufwendiger ist die Erkennung übermüdeter und unkonzentrierter Fahrer. Im Kampf gegen den Sekundenschlaf kann man mittels einer Infrarot-Digitalkamera die Blickrichtung des Fahrers und die Anzahl der Lidschläge kontrollieren und ihn zum Beispiel mit einem Pfeifton warnen. Anspruchsvoll sind auch die Konzepte zur automatischen Videoerkennung von Verkehrssignalen wie Geschwindigkeitslimiten, Stopsignalen oder Einbahnschildern. Andere Systeme setzen auf die digitalen Karten der Navigationsgeräte, auf denen die Verkehrssignale enthalten sind. Will ein solches Assistenzsystem zuverlässig sein, muss es laufend aufdatiert werden, damit es auch temporäre Signaltafeln etwa vor Baustellen meldet. Chancenlos ist dieser Assistent allerdings bei Ampeln.

Weitere Knackpunkte sind die Erkennung und Zuordnung mehrerer Fahrspuren oder die Identifizierung eines Geisterfahrers. Gefahren dieser Art lassen sich möglicherweise mit einer ganz anderen Strategie bannen, die nicht vom Auto als Einzelkämpfer im Verkehrsdschungel ausgeht. Eine ­dieser Strategien definiert den Verkehr als Netzwerk von smarten, drahtlos miteinander kommunizierenden Vehikeln und nutzt die Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation (Car2Car). Damit könnte zum Beispiel ein Fahrzeug, das eine Unfallstelle passiert hat, entgegenkommende Autos mit Hilfe von automatischem Datenaustausch warnen. Auf einen Stau auflaufende Wagen könnten die Information nach hinten funken oder Fahrzeuge an einer komplizierten Kreuzung untereinander eine flüssige, kollisionsfreie Verkehrsabwicklung regeln.

Für die Kommunikation setzt Car2Car auf die vom Computer her bekannte Drahtlosfunktechnik WLAN. Auch Infrastrukturbauten wie Leitplanken könnten als stationäre Sender zur Gefahrenmeldung dienen oder als Hotspots für kommerzielle Dienste genutzt werden, etwa für das Herunterladen von News und Musik oder das drahtlose Bezahlen der Gebühren im Parkhaus. Im rollenden Verkehr wird die limitierte Reichweite von WLAN dadurch erweitert, dass Autos mit dem Weiterreichen von Informationen als mobile Repeater eingesetzt werden. So würde ein Fahrzeug, das über eine stehende Kolonne hinter der nächsten Kurve informiert ist und deshalb die Geschwindigkeit reduziert, auch nachfolgende Verkehrsteilnehmer im Ziehharmonika­effekt zum Abbremsen zwingen.

Die Car2Car-Kommunikation wird von der Autoindustrie wie auch von der Politik vorangetrieben. In der Hoffnung, mit diesem System den Strassenverkehr sicherer zu machen, das Verkehrsmanagement zu verbessern und die Emissionen von Schadstoffen und CO2 zu senken, sind in den letzten Jahren verschiedene Initiativen mit Beteiligung der Industrie und der öffentlichen Hand gegründet worden. Dazu gehört die von der EU 2006 lancierte Intelligent-Car-Initiative, die auf die Verbesserung der Assistenz­systeme und auf Car2Car-Kommunikation setzt. Mit einem Feldversuch will die deutsche Automobilindustrie in Hessen demnächst erste Erfahrungen sammeln.

Bevor die Aufrüstung des Autos zum intelligenten Objekt Realität wird, sind allerdings in den Bereichen Technik, ­Sicherheit, Haftung und Datenschutz noch viele Probleme zu lösen. Neue Konzepte braucht es schliesslich für die ­Interaktion zwischen Maschine und Mensch. Wenn im Radio eine wichtige Verkehrsdurchsage läuft, der Bordcomputer zugleich einen niedrigen Luftdruck im Vorderreifen meldet und der Fahrspurassistent Alarm schlägt, während das Handy klingelt – dann ist wohl selbst die mit der Playstation aufgewachsene Multitasking-Generation überfordert.

Trotzdem sollte man Projekte wie die Car2Car-Kommunikation nicht einfach als Planspiele technikverliebter Phantasten abhaken. Oft holt die Gegenwart die Zukunft schneller ein als erwartet. Das zeigt etwa der Siegeszug des Airbags: 1980 bot Mercedes als erster Autohersteller für seine S-Klasse serienmässig einen Luftsack an, wie der Aufprallschutz damals hiess. Viele stellten seine Wirksamkeit in Frage und glaubten, dass der für mehrere tausend Franken Aufpreis erhältliche Fahrer-Airbag bestenfalls bei Oberklasse-Limousinen eine Chance habe. Nun hat Fiat kürzlich den legendären Cinquecento, die Ikone des Kleinwagens schlechthin, neu lanciert und serienmässig mit nicht weniger als sieben Airbags ausgerüstet.

So ist es vielleicht gar nicht so abwegig, zu spekulieren, dass man sich in 30 Jahren nach einer rauschenden Party entspannt auf den Rücksitz seines smarten Wagens plumpsen lassen kann und dieser selbständig und sicher nach Hause kurvt.

Claude Settele ist Redaktor für Medien und Informatik bei der NZZ.
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