KI im Fahrzeug: Technische und ethische Herausforderungen des autonomen Fahrens

Autonomes Fahren ist eine der großen Entwicklungen unserer Zeit. Dabei geht es viel mehr als um technischen Fortschritt. Sicherheit und Verantwortung sind entscheidende Themen in der großen Transformation der Automobilbranche. Mehr dazu erfahren wir von Prof. Dr. Johannes Betz von der Technischen Universität München in einem Experteninterview.

Prof. Dr. Johannes Betz hat eine Professur für Autonome Fahrzeugsysteme an der Technischen Universität München und fokussiert sich vor allem auf die Entwicklung neuer Algorithmen, die eine dynamische Trajektorien- und Verhaltensplanung, adaptive Regelung und ein kontinuierliches Lernen des Systems ermöglichen. Dabei geht es darum, die nächste Generation von intelligenten, autonomen Fahrzeugen zu entwickeln, deren Funktionen Sicherheit und Vertrauenswürdigkeit ermöglichen.
Auch die Integration von ethischem und verantwortungsvollem Verhalten ist Johannes in diesem Zusammenhang sehr wichtig. In einem Experteninterview hat uns Johannes daher nicht nur die technischen Herausforderungen dieser großen Transformation in der Automobilindustrie aufgezeigt, sondern auch die ethische Verantwortung, die autonome Fahrzeuge im Straßenverkehr haben werden.
Prof. Dr. Johannes Betz Autonomes Fahren Technische Herausforderungen Ethik

Prof. Dr. Johannes Betz

Alexa Lohrer: Hallo Johannes, vielen Dank erstmal, dass du uns beim Thema autonomes Fahren mitnimmst und uns die Zusammenhänge näherbringst! Autonomes Fahren wird als die große Transformation im Automobilbereich gehandelt. Wo stehen wir denn da? Was sind Eure aktuellen Herausforderungen?

Prof. Dr. Johannes Betz: Derzeit befinden wir uns in einer spannenden Phase der Entwicklung autonomer Fahrzeuge. Technologisch haben wir bedeutende Fortschritte bei der Sensorik, der Datenverarbeitung und der Software gemacht, was Fahrzeugen ermöglicht, ihre Umgebung präzise zu erfassen. Eine der größten Herausforderungen ist jedoch die Integration dieser Technologien in alltägliche Fahrszenarien, bei denen die Vorhersehbarkeit menschlichen Verhaltens und unerwarteter Straßenzustände eine große Rolle spielt. Zudem arbeiten wir an der Skalierung der Technologie, um sie sicher und zuverlässig für den Massenmarkt verfügbar zu machen. Es gibt bereits einige Hersteller die autonome Fahrzeugfunktionen ohne menschliche Eingriffe ermöglichen wie z. B. Mercedes Benz mit dem DrivePilot oder fahrerlose Taxis der Firma Waymo in San Francisco.
Prof. Dr. Johannes Betz Autonomes Fahren Technische Herausforderungen Ethik

Gibt es in Unternehmen andere Herausforderungen als in der Forschung? Wie weit sind die Automobilhersteller in dem Bereich?

Johannes: In der Industrie konzentrieren sich die Herausforderungen beim autonomen Fahren vor allem auf die Markteinführung, Kosteneffizienz und die Einhaltung regulatorischer Vorgaben. Automobilhersteller arbeiten intensiv daran, ihre autonomen Fahrsysteme für den Massenmarkt zu optimieren, wobei die Sicherstellung der Zuverlässigkeit dieser Systeme unter verschiedenen Bedingungen eine Schlüsselrolle spielt. Sie stehen vor der Aufgabe, technologische Lösungen zu entwickeln, die nicht nur effizient und kostengünstig produziert werden können, sondern auch in der Lage sind, die Sicherheit und Leistung in allen Fahrumgebungen zu gewährleisten.

Welche Rolle spielt denn die Entwicklung von KI in dem Zusammenhang? Welche KI-Systeme werden genutzt, um wirklich den kompletten Straßenverkehr zu erfassen, Informationen zu verarbeiten und entsprechend zu reagieren?

Johannes: Künstliche Intelligenz ist das Rückgrat autonomer Fahrzeugsysteme. Wir nutzen vor allem tiefe neuronale Netze, die es ermöglichen, große Mengen an Sensordaten in Echtzeit zu verarbeiten. Diese Systeme sind nicht nur in der Lage, Objekte wie Fußgänger und andere Fahrzeuge zu erkennen, sondern auch komplexe Szenarien zu interpretieren und vorausschauende Entscheidungen zu treffen. Die Herausforderung liegt darin, diese Systeme so zu trainieren, dass sie auch in unerwarteten oder seltenen Situationen sicher reagieren und hohe Zuverlässigkeit bieten.

Wo führt uns die Reise noch hin? Was sind aus deiner Sicht die nächsten Meilensteine, die durch KI und technische Fortschritte erreicht werden können? Und welche Nutzungsmöglichkeiten für autonomes Fahren bieten sich am Ende? Geht es eher in den Bereich der Dienstleistungen, also Taxis oder Personentransport? Ist der Einsatz im Gütertransport realistischer?

Johannes: Die Zukunft autonomer Fahrzeuge sieht vielversprechend aus, und die nächsten Meilensteine in diesem Bereich werden durch Fortschritte in der Künstlichen Intelligenz maßgeblich geprägt sein. Ein wesentlicher Meilenstein wird die vollständige Integration autonomer Fahrzeuge in den urbanen Verkehr sein, wobei eine nahtlose Interaktion mit menschlichen Fahrern und Fußgängern gewährleistet sein muss. Hierbei spielt auch die Vernetzung der Fahrzeuge (V2X) untereinander eine große Rolle, die eine effizientere Verkehrsflusssteuerung ermöglicht und zur Senkung von Unfallzahlen beitragen kann.
In Bezug auf die Nutzungsmöglichkeiten sehe ich großes Potenzial sowohl im Dienstleistungssektor als auch im Gütertransport. Im Bereich der Dienstleistungen könnten autonome Taxis und Shuttle-Services in städtischen Gebieten den Bedarf an privatem Fahrzeugbesitz reduzieren und die Verkehrsdichte sowie Umweltbelastungen verringern. Der Einsatz im Gütertransport bietet ebenfalls erhebliche Vorteile. Hier entwickeln verschiedene Hersteller aktuell autonome LKWs, die dann auf den Highways autonom fahren können. Durch autonomes Fahren könnten Logistikunternehmen ihre Effizienz steigern, indem sie beispielsweise die Betriebskosten senken und die Lieferzeiten verkürzen.

Im Zusammenhang mit autonomem Fahren liegt die ethische Verantwortung im Schutz von Menschenleben. Wie könnt ihr sicher gehen, dass ein autonomes Fahrzeug Menschenleben schützt? Gibt es noch weitere Aspekte, die für die ethische und verantwortungsvolle Umsetzung von KI-Systemen in autonomen Fahrzeugen relevant sind?

Johannes: Sicherheit steht immer an erster Stelle. Autonome Fahrzeuge sind darauf ausgelegt, in jeder Situation den sichersten Handlungsweg zu wählen. Dazu gehört, dass das Fahrzeug im Zweifelsfall eine konservative Fahrweise an den Tag legt. Wir arbeiten ständig daran, unsere Algorithmen gegenüber allen möglichen Situationen zu testen und weiterzuentwickeln. Ethik in der KI ist zudem ein kontinuierliches Diskussionsthema in der Entwicklung, insbesondere bei der Entscheidungsfindung unter Unsicherheit und beim Umgang mit den Daten der Nutzer.
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Finden die KI-Systeme aus dem Bereich des autonomen Fahrens auch in anderen Bereichen Anwendung? Oder andersherum, finden KI-Systeme aus anderen Bereichen auch beim autonomen Fahren ihren Einsatz? Gibt es gegenseitige Learnings?

Johannes: Tatsächlich gibt es eine signifikante Überlappung und gegenseitige Bereicherung zwischen den KI-Systemen, die in autonomen Fahrzeugen eingesetzt werden, und jenen, die in anderen Bereichen zur Anwendung kommen. KI-Technologien, die ursprünglich für das autonome Fahren entwickelt wurden, wie maschinelles Sehen und Entscheidungsfindungsalgorithmen, finden zunehmend Anwendung in Bereichen wie der Robotik für industrielle Automation, in der Überwachungstechnologie und sogar in der Gesundheitsbranche, wo sie beispielsweise zur Analyse medizinischer Bilder eingesetzt werden.
Umgekehrt profitiert die Entwicklung autonomer Fahrzeuge auch von Fortschritten in anderen KI-Bereichen. Beispielsweise haben Verbesserungen in der natürlichen Sprachverarbeitung und in interaktiven Systemen die Benutzerinteraktionen in Fahrzeugen intuitiver gemacht (z.B. ChatGPT). Zudem führt die Anwendung von Verstärkungslernen (Reinforcement Learning), das ursprünglich in Spielen und Simulationen eingesetzt wurde, zu besseren und adaptiven Algorithmen für das Fahrverhalten unter variablen Bedingungen. Diese Synergien erhöhen nicht nur die Leistungsfähigkeit der Systeme, sondern beschleunigen auch den Innovationszyklus in der Automobilindustrie.
Vielen Dank, lieber Johannes, für diesen spannenden Einblick in dieses komplexe Thema und deinen Blick in die Zukunft. Das klingt nach einer rasenden Entwicklung in den nächsten Jahren und wir sind gespannt, was da noch auf uns zukommt. KI bringt nicht nur die Automobilindustrie voran, wie Johannes schon erwähnt hat. Auch in anderen Bereichen und Branchen bietet sich enormes Potenzial.

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