Auto Sapiens - Wie Fahrzeuge sicher sehen, denken und handeln können

Das Automobil steht kurz vor einem revolutionärem Technologieschritt: Sie sind nicht mehr nur von Menschen gesteuerte Maschinen, sondern verfügen über künstliche Intelligenz.

Das menschliche Gehirn und seine Fähigkeit, komplexe Vorgänge effizient zu bewältigen, kann ein Vorbild für die Autos von morgen sein. Das Organ regelt Basisfunktionen wie Atmen und Gehen nahezu automatisch und konzentriert sich auf situative Aufmerksamkeit, das Treffen von Entscheidungen und die Koordination komplexer Aufgaben.

Bis vor kurzem galten drei miteinander kommunizierende und funktional integrierte elektronische Steuergeräte in einem Fahrzeug bereits als komplex. Und während ein solcher Aufbau für bestimmte Funktionen auch weiterhin ausreichen mag, kann er einen menschlichen Fahrer nicht ersetzen.

Fahrzeugentwickler zielen also darauf ab, die Fähigkeiten des menschlichen Gehirns nachzubilden. Künftig sollen Autos selbst intelligent handeln und automatisiertes Fahren ermöglichen.

Die bloße Vernetzung von Steuergeräten wird nicht ausreichen, um das Auto denken und entscheiden zu lassen, wohin und welchen Weg es fährt, wann es beschleunigt, bremst und lenkt. Stattdessen könnte das Auto über eine Elektronikarchitektur mit einer Abstraktionsschicht verfügen – also Betriebssysteme, die zwischen den Hardware- und Software-Funktionen sitzen.
Lädt man eine Smartphone-App herunter, kümmert sich das Betriebssystem des Gerätes um die spezifische Hardware. Der Software-Entwickler ist nicht für die Installation von Sensoren, Grafikkarte und Prozessor zuständig.

Die Branche macht Fortschritte

Die Umsetzung im Auto ist komplexer, aber die Branche macht Fortschritte.
„Fordern Autokäufer zum Beispiel eine automatische Notbremsfunktion, kauft der OEM die Radar-Hardware zusammen mit den Steueralgorithmen ein. Kommt eine neue Hardware-Generation, erfolgen Updates zusammen mit einem neuen Code. Automatisiertes Fahren funktioniert anders“, sagte Karl-Heinz Glander, Senior Engineering Manager Automated Driving & Integral Cognitive Safety bei ZF.
Automatisierte Fahrzeuge werden über hardwareunabhängige Elektronikarchitekturen verfügen. Mit dem Aufkommen von Microsoft und Intel wurde die Entwicklung von spezialisierten Computern wie Spectrum ZX und Commodore 64 eingestellt. Autos befinden sich aktuell in der gleichen Übergangsphase."

Ältere Autos verfügten bereits über spezielle Sensoren für die Tote-Winkel-Erkennung und den Stauassistenten, doch es fand kein Informationsaustausch statt. Eine Kombination dieser Funktionen kann bei komponentenorientierten Architekturen schwierig sein, auch bei gleichem CAN-System. „Mit fortschrittlicheren Elektronikarchitekturen sind Sicherheitssysteme in der Lage, nicht nur einfache Entscheidungen basierend auf zwei oder drei Signalen zu treffen", sagt Glander. „Bei der Planung einer neuen Plattform mit 20 Sensoren achten immer mehr Autohersteller zuerst darauf, wie alle Daten in einer zentralen Architektur vereint werden können. Eine zentrale, leistungsstarke ECU oder die gemeinsam genutzte Rechenleistung verschiedener ECUs könnten dies leisten.“

Die Automatisierung ermöglicht es Fahrern, zeitweise die Steuerung abzugeben. Das erfordert neue Sicherheitskonzepte.

Ausweichmanöver berechnen

Ein funktioneller Ansatz vereinfacht es Autobauern, Umfeldsensoren für optimierten Kollisionsschutz zu verwenden. Wenn beispielsweise ein herannahendes Auto auf eine Eisplatte trifft und sich zu drehen beginnt, könnte ein automatisiertes Fahrzeug den Weg dieses Autos vorhersagen. So könnte es ein Ausweichmanöver berechnen und die Airbag- und Rückhaltesysteme auf eine mögliche Kollision vorbereiten.
„Die Forschung und Entwicklung von ZF entwickelt Konzepte für die integrale kognitive Sicherheit", sagte Karl-Heinz Glander. „Das bedeutet, Fahrzeugen künstliche Intelligenz zu geben anstatt nur Signale zu kombinieren, und die Eigenschaften und Fähigkeiten, die das Auto haben soll, zuerst zu definieren.“

Damit verändert sich grundlegend die Betrachtung des Themas Sicherheit in der Automobilindustrie. Heute entwickeln die Hardware-Teams ihre Systeme isoliert, unterstützt durch den Einkauf, der Hardware mit eingebetteter Software bezieht.
Im Fokus steht nun die Ausstattung von Fahrzeugen mit kompletten Systemen, nicht nur Komponenten mit neuen Funktionen. Dabei wird Software zunehmend als eigenständiges Produkt gesehen. Diese neue Denkweise wird die Entwicklung von künstlicher Intelligenz beschleunigen.

Weitere Artikel zu dem Thema