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Auto lenkt – und denkt?

Technologie

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31/10/2018
 

Künstliche Intelligenz ist der große Trend der Automobilindustrie. Selbst lernende Systeme machen den Verkehr der Zukunft sicherer. „Deep Learning“ nennen das die Software-Hersteller. Auch Continental ist bei der Entwicklung weit vorne dabei.


Der schwarze Pontiac Firebird Trans Am rast durch eine US-amerikanische Kleinstadt. Mit Höchstgeschwindigkeit geht es durch die engen Gassen, vorbei an Passanten und dann auf den Highway. Hinterm Steuer sitzt allerdings kein Fahrer, das Auto steuert selbst. Der schwarze Sportwagen scannt dabei seine Umgebung, um mögliche Hindernisse oder Gefahren zu erkennen und entsprechend reagieren zu können. An der nächsten Abfahrt fährt das Auto ab, biegt in ein Wohngebiet ein und hält plötzlich an. Von gegenüber kommt der Fahrer angelaufen, springt in den Wagen, übernimmt nun selbst das Steuer und verschwindet hinter dem nächsten Häuserblock. Eine Szene aus der Kultserie "Knight Rider" aus den Achtzigerjahren, in der Protagonist Michael Knight mit seinem sprechenden und autonom fahrenden Auto K.I.T.T. gegen das Böse kämpft.


Was damals reine Science Fiction war, ist heutzutage schon sehr nahe an der Realität. Längst erproben die Hersteller autonom fahrende Autos, die sich ohne Zutun des Menschen durch Innenstädte, über Landstraßen oder auf Autobahnen bewegen. Dabei muss das Fahrzeug immer auf die aktuelle Situation reagieren. Läuft beispielsweise ein Passant auf die Straße, muss das Fahrzeug eine Notbremsung einleiten. Ist eine Brücke gesperrt, muss es eine alternative Route einschlagen. Die Gegebenheiten und Situationen, die auf der Strecke von A nach B auftreten können, sind dabei so komplex wie unberechenbar. Unmöglich, jeden einzelnen Schritt für jede erdenkliche Verkehrssituation im Vornherein zu programmieren. Die Lösung des Problems: Deep Learning.


Das Steuersystem des Autos speichert in einem ersten Schritt das Fahrverhalten von Menschen ab – wird also gewissermaßen antrainiert – und ahmt es anschließend nach. Es gehorcht somit keinen Programmierbefehlen mehr, sondern lernt, ähnlich wie der Mensch, selbstständig: Das Auto geht in die Fahrschule und lernt mit jeder Fahrstunde hinzu. Möglich wird das durch lernfähige Computerchips. „Man kann auf der Welt gar nicht so viel programmieren, dass es zum Management des täglichen Verkehrs reicht. Der Einzige Ausweg besteht im Einsatz künstlicher Intelligenz“, sagt Scott Keogh, derzeit noch US-Chef von Audi und ab 1. November verantwortlich für Volkswagen USA.

Autos werden immer intelligenter: Continental unterhält bereits seit 2015 eine zentrale Vorentwicklung für KI-Themen. Weltweit wird das Technologieunternehmen bis Ende 2018 rund 400 Ingenieure mit speziellem KI-Know-how beschäftigen. Foto: Continental

 

Künstliche Intelligenz (KI) ist der große Trend. Das Auto lenkt nicht nur, es denkt gewissermaßen auch mit. Inzwischen forschen alle großen Autobauer und führende Zulieferer an Systemen, die das Auto intelligent machen sollen. Audi und Mercedes beispielsweise entwickeln derzeit Prototypen von Fahrzeugen, die mittels lernfähiger Computer autonom fahren. Volkswagen widmet sich dem Innenraum und entwickelt ein Cockpit, das mit Hilfe künstlicher Intelligenz funktioniert. Es geht also um nichts anderes, als das neuronale Netzwerk des menschlichen Gehirns auf ein computergesteuertes System zu übertragen. "Neuronale Netze sind ein Schlüssel, um die Herausforderungen beim autonomen Fahren zu bewältigen", sagt Uwe Franke, verantwortlich für den Bereich Bildverstehen beim Autobauer Daimler. Oder anders ausgedrückt: „Wir beobachten, wie sich Biologie und Technik immer enger verzahnen, so dass man von einer Biologisierung der Industrie sprechen kann“, sagt Professor Dr. Reimund Neugebauer, Präsident der Fraunhofer-Gesellschaft.

 

Die entscheidende Rolle bei dieser „Biologisierung“ spielen die Chiphersteller, mit denen die Autohersteller und Zulieferer eng zusammenarbeiten. Chiphersteller Nvidia entwickelt Chips, auf denen die mit maschinellen Lernverfahren erzeugten Algorithmen für die Fahrzeugbewegungen gespeichert sind. Wie das funktioniert hat Nvidia bereits in einem Audi Q8 unter Beweis gestellt. Dem darin verbauten System wurden Millionen von Bildern von Hindernissen eingespeist. Anschließend wurde ihm – sowohl durch Simulationen als auch in richtigen Fahrmanövern – antrainiert, dass man vor derartigen Hindernissen abbremst. Das Nvidia-System merkt sich den Zusammenhang zwischen dem Erkennen eines Hindernisses und dem daraus folgenden Fahrmanöver des Abbremsens und ist somit in der Lage, in neuen, ähnlichen Situationen selbstständig zu stoppen – ohne einen von Menschen geschaffenen Algorithmus.

 

Welches enorme Potenzial in der künstlichen Intelligenz liegt, zeigen auch Zahlen einer Studie der Fraunhofer-Gesellschaft. Allein für teilautonome Fahrzeuge soll das Marktpotenzial bis 2025 rund 36 Milliarden Dollar, für völlig autonome Autos bereits acht Milliarden Dollar betragen. Wurden im Jahr 2014 noch rund 0,6 Millionen voll- oder teilautomatisierte Fahrzeuge im Premiumsegment produziert, soll diese Zahl bis zum Jahr 2035 auf zehn Millionen Stück ansteigen. Im selben Zeitraum steigt die Zahl bei den Volumenfahrzeugen auf 38 Millionen Exemplare an. „Eine entscheidende Rolle in der Transformation der Wirtschaft werden kognitive Maschinen spielen. Diese technischen Systeme sind lernfähig und in der Lage, das Erlernte auf neue Situationen zu übertragen. Sie können Prozesse planen, Prognosen treffen und sogar mit Menschen interagieren“, so Fraunhofer-Chef Neugebauer.

Automatisiertes Fahren ist ohne künstliche Intelligenz nicht denkbar – und auch nicht Continentals VisionZero einer Welt ohne Unfälle. Foto: Continental

 

Ganz vorne dabei bei der Entwicklung von künstlich intelligenten Systemen ist Continental. Um das Nutzererlebnis der digitalen Welt ins Auto zu bringen macht Continental das gesamte Fahrzeug mit Ansätzen künstlicher Intelligenz zum digitalen Begleiter. So merkt sich und interpretiert der digitale Begleiter mit „Deep Learning"-Algorithmen das Verhalten des Nutzers, passt dahingehend Navigations- oder Infotainment-Angebote an und antizipiert sogar die Wünsche des Fahrers. Continental weitet sein internationales Netzwerk für künstliche Intelligenz nun auch auf das Silicon Valley aus. „Wir vereinen unsere Kräfte mit den führenden KI-Forschern der Welt“, sagt Demetrio Aiello, Leiter der weltweiten KI-Vorentwicklung von Continental in Regensburg. „Nach Oxford, dem Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz und anderen haben wir jetzt einen Fünfjahresvertrag mit der KI-Forschungsgruppe Berkeley DeepDrive (BDD) an der University of California geschlossen.“ Im Fokus der gemeinsamen Arbeit stehen unter anderem die Optimierung der Geschwindigkeit von neuronalen Netzen im Auto sowie die Absicherung von KI-Systemen in sicherheitskritischen Anwendungen. Hauptziel der Kooperation: KI-Forschungsergebnisse sollen so schnell wie möglich ihren Weg in die Serie finden. Für Continental stehen im ersten Jahr der Partnerschaft zwei Forschungsbereiche des Berkeley DeepDrive im Vordergrund. Zum einen geht es um die „Testbarkeit von KI-Algorithmen in sicherheitsrelevanten Systemen“: Fahrer müssen sich darauf verlassen können, dass die komplexe Technologie ihrer Fahrzeuge im Einsatz zuverlässig funktioniert. Deshalb entwickelt BDD Methoden, mit denen sich die Ausfallsicherheit von KI-Systemen besser testen lässt. Zum anderen untersuchen die Berkeley-Forscher Möglichkeiten, KI-Anwendungen besonders speichereffizient zu betreiben, um neuronale Netze zu beschleunigen und zu optimieren. So lassen sich die KI-Methoden später leichter in Fahrzeugen anwenden.

 

Um die verschiedenen Aktivitäten der Forschung rund um künstliche Intelligenz zu koordinieren, hat Continental seit 2015 eine zentrale Vorentwicklung für KI-Themen. Das Technologieunternehmen kooperiert mit NVIDIA, Baidu und zahlreichen Forschungsinstituten auf diesem Gebiet wie der Universität Oxford, der Technischen Universität Darmstadt, dem Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) und dem Indian Institute of Technology Madras (Indien). In Budapest (Ungarn) eröffnete der Continental Geschäftsbereich Fahrerassistenzsysteme im Mai 2018 ein Kompetenzzentrum für Deep Machine Learning. Weltweit wird das Technologieunternehmen bis Ende 2018 rund 400 Ingenieure mit speziellem KI-Know-how beschäftigen.

 

Künftig wird die Anzahl an Computerchips also deutlich ansteigen. Bisher liegt der durchschnittliche Wert der Rechenchips bei rund 330 Dollar pro Fahrzeug. "Wir rechnen damit, dass für ein autonomes Auto noch einmal 500 bis 700 Dollar on top kommen. Das kann in Einzelfällen je nach Fahrzeug bis 1000 Dollar hochgehen“, sagt Reinhard Ploss, Chef des Chipproduzenten Infineon. Das Geschäft freut die Softwarehersteller. Denn stellten Unternehmen wie Nvidia oder Infineon noch vor zehn Jahren hauptsächlich Chips für Computerprodukte außerhalb der Automobilindustrie her, ist der Wertschöpfungsanteil aus der Autoindustrie inzwischen kräftig angewachsen. "Die Hälfte des prognostizierten Wachstums in unserem Autobereich kommt aus den Bereichen E-Mobilität sowie Fahrerassistenzsystemen beziehungsweise autonomes Fahren", so Ploss.

Viele Fahrerassistenzfunktionen, die für mehr Sicherheit auf den Straßen sorgen, arbeiten heute bereits mit Elementen der künstlichen Intelligenz. Foto: Continental

 

Doch nicht nur die Chiphersteller profitieren von dieser Entwicklung, sondern auch die Autohersteller selbst. Dabei gilt es möglichst als erster mit neuen Systemen auf den Markt zu kommen. Denn laut einer Studie der Unternehmensberatung McKinsey in Deutschland, den USA und China würden zwei Drittel der dort lebenden Autofahrer aufgrund eines besseren Angebotes an künstlicher Intelligenz die Marke wechseln. Und das lassen sich Audi, Daimler und Co. einiges kosten. Der McKinsey-Studie zufolge investierte die Industrie in den vergangenen sieben Jahren mehr als 51 Milliarden US-Dollar in das Thema KI.

 

Und die Zukunft ist gar nicht mehr weit entfernt. "Die nächsten drei, vier Jahre werden entscheidend sein", sagt Johann Jungwirth, Chief Digital Officer von Volkswagen – und spricht sogar von "der Neuerfindung des Autos". Im Cockpit zum Beispiel "müssen sie oft noch sieben, acht Tasten drücken, bis im In-Car-Entertainment-System der gewünschte Menüpunkt erreicht ist", so Jungwirth. "Das wollen wir auf einen reduzieren – wenn überhaupt." Das Auto der Zukunft solle die Mimik des Fahrers erkennen, seine Laune und sein Ziel und daraus, in Kombination mit Positionsdaten und Fahrverhalten, die beste Strecke auswählen. "Früher war der Motor das Herz des Autos", sagt Jungwirth. "Bald wird es das autonome Fahrsystem sein."

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