Autonome Autos sind selbstfahrende Fahrzeuge, die mit minimalem oder gar keinem menschlichen Eingriff auskommen. Diese Fahrzeuge nutzen künstliche Intelligenz (KI) und bereits vorhandene Automobiltechnologien wie die adaptive Geschwindigkeitsregelung, um das Fahrerlebnis zu automatisieren.
Selbstfahrende Fahrzeuge variieren in ihrer Komplexität von einfachen Systemen, die ständig von einem menschlichen Fahrer überwacht werden müssen, bis hin zu Systemen, die in der Lage sind, unter allen Bedingungen und ohne jegliches menschliches Element zu funktionieren.
Unternehmen wie Waymo haben bereits autonome Autos auf der Straße, und Autohersteller wie Tesla, Ford, GM und andere haben alle ihre eigenen autonomen Fahrzeugtechnologien wie Tesla Autopilot, Argo AI und GM Cruise entwickelt.
Wie funktionieren autonome Autos?
Autonome Autos verwenden eine Kombination aus künstlicher Intelligenz und Fahrzeugsystemen, die auf bestehenden Fahrerassistenzsystemen (ADAS) basieren, um etwas zu schaffen, das als Automated Driver System (ADS) bekannt ist.
Die künstliche Intelligenz im Herzen des autonomen Autos nimmt Eingaben von verschiedenen Sensoren, die in das Fahrzeug eingebaut sind, und verwendet diese Eingaben, um ein Bild der Außenwelt zu erstellen. Mit diesem Bild, kombiniert mit einer Karte des Gebiets und GPS-Daten (Global Positioning Satellite), kann das autonome Fahrzeug sicher einen Kurs durch seine Umgebung bestimmen.
Um sich von einem Punkt zum anderen zu bewegen, greift die KI auf Fahrzeugsysteme wie elektronische Fahrpedal-, Brems- und Lenkungssteuerungen zurück. Wenn die Sensoren des Fahrzeugs, die alles von Radar bis Laser umfassen können, ein Objekt wie einen Fußgänger oder ein anderes Fahrzeug erkennen, ist die KI so konzipiert, dass sie sofort korrigierend eingreift, um einen Unfall zu vermeiden.
Zusätzlich zur vollständigen KI-Steuerung sind autonome Autos in der Regel mit der Option zur vollständigen Fahrerkontrolle ausgestattet. In Fahrzeugen wie diesem fungiert das ADS als eine sehr fortschrittliche Art von Tempomat, bei dem der Fahrer die Kontrolle übernehmen oder abgeben kann, wann immer er möchte.
Einige autonome Autos sind so konzipiert, dass sie überhaupt ohne menschliches Zutun funktionieren, obwohl die Legalität von fahrerlosen Autos von Ort zu Ort unterschiedlich ist.
Schlüsseltechnologien, die es einem Auto ermöglichen, selbst zu fahren
Damit ein Auto selbst fahren kann, muss es eine Reihe von Technologien nutzen, die seit Jahren, in einigen Fällen sogar seit Jahrzehnten in unseren Fahrzeugen stecken. Das Auto muss die elektronische Kontrolle über jedes System beh alten, vom Motor und Getriebe bis zu den Bremsen, und es braucht eine Art künstliche Intelligenz, um alles miteinander zu verbinden.
Die meisten Technologien, die in autonomen Autos eingesetzt werden, sind als Fahrerassistenzsysteme bekannt, da sie entwickelt wurden, um das Fahrerlebnis komfortabler und weniger gefährlich zu machen.
Hier sind einige der wichtigsten Technologien, die autonome Fahrzeuge unterstützen:
- Künstliche Intelligenz: Autonome Autos wären ohne künstliche Intelligenz nicht möglich. Diese Fahrzeuge werden von KI-Programmen gesteuert, die durch maschinelles Lernen entwickelt und trainiert werden, um in der Lage zu sein, die Daten von einer Vielzahl von Sensoren zu lesen, die in ein Fahrzeug eingebaut sind, und dann die am besten geeignete Maßnahme in jeder gegebenen Situation zu bestimmen.
- Drive-by-Wire: Diese Systeme sind seit Jahren in normalen Fahrzeugen vorhanden und ersetzen im Wesentlichen mechanische Verbindungen durch elektrische Verbindungen und Steuerungen. Dies macht es für eine eingebaute KI viel einfacher, jedes einzelne System wie Lenken, Beschleunigen und Bremsen zu steuern.
- Spurh alteassistent: Diese Systeme wurden ursprünglich entwickelt, um menschlichen Fahrern zu helfen, das Verlassen ihrer Fahrspur im Verkehr zu vermeiden, aber autonome Fahrzeuge verwenden viele der gleichen Arten von Sensoren und Techniken.
- Automatisches Bremsen: Dieses wurde ursprünglich entwickelt, um Unfälle zu vermeiden, indem in Situationen, in denen der Fahrer zu langsam reagiert, automatisch die Bremsen betätigt werden. Autonome Autos nutzen ähnliche Technologien in viel größerem Umfang.
- Adaptiver Tempomat: Dies ist ein weiteres System, das ursprünglich entwickelt wurde, um den Fahrer zu unterstützen, in diesem Fall durch dynamisches Erhöhen und Verringern der Geschwindigkeit relativ zum umgebenden Verkehr. Autonome Autos müssen diese grundlegende Aufgabe zusätzlich zu allem anderen erledigen, was der Fahrer normalerweise tun würde.
Autonomiegrade: Können autonome Autos wirklich fahrerlos sein?
Die Entwicklung autonomer Autos war ein langsamer Fortschritt, kein Sch alter, den jemand eines Tages umlegte. Es begann in den 1950er Jahren mit einigen der ersten Sicherheits- und Komfortfunktionen, die im Laufe der Zeit alltäglich wurden, wie Antiblockierbremsen und Tempomat, und beschleunigte sich in den 2000er Jahren mit ADAS wie adaptiver Geschwindigkeitsregelung und automatischem Bremsen.
Da autonome Autos durch einen so langsamen und schrittweisen Prozess eingeführt wurden, hat die Society of Automotive Engineers (SAE) eine fünfstufige Automatisierungsskala entwickelt.
Diese Skala beschreibt alles von den vollständig manuellen Fahrzeugen von gestern bis zu den vollautomatischen Fahrzeugen, die voraussichtlich bis 2020 in Ausstellungsräumen und auf Autobahnen erscheinen werden.
Dies sind die Automatisierungsgrade, die ein Fahrzeug haben kann:
Level 0: Keine Automatisierung
Dies sind traditionelle Fahrzeuge, die eine ständige Eingabe des Fahrers erfordern, um zu funktionieren. Diese Fahrzeuge haben nicht einmal Funktionen wie Antiblockiersystem oder Tempomat.
Stufe 1: Fahrerassistenz
Diese Fahrzeuge werden immer noch vollständig vom Fahrer gesteuert, aber sie beinh alten einige gängige Fahrerassistenzsysteme. Ein Fahrzeug auf dieser Ebene verfügt normalerweise über grundlegende Funktionen wie einen Tempomat.
Stufe 2: Teilautomatisierung
Zu diesem Zeitpunkt erlangen Autos ein gewisses Maß an automatisierter Kontrolle über Funktionen wie Beschleunigung, Bremsen und Lenken. Der Fahrer hat immer noch die ultimative Kontrolle über das Fahrzeug, und ein Fahrzeug auf diesem Niveau kann ohne einen menschlichen Fahrer nicht selbst fahren.
Fahrzeuge wie dieses verfügen normalerweise über ADAS wie automatisches Bremsen, adaptive Geschwindigkeitsregelung und eine Art Spurh altesystem.
Stufe 3: Bedingte Automatisierung
Fahrzeuge auf dieser Ebene enth alten ein ADS, sind also technisch autonom. Diese Autos sind in der Lage, von einem Ort zum anderen zu navigieren, Gefahren zu erkennen und darauf zu reagieren. Die Anwesenheit eines menschlichen Fahrers ist im Notfall weiterhin erforderlich, und der Fahrer muss wachsam und bereit sein, die Kontrolle zu übernehmen.
Jedes System in Fahrzeugen auf diesem Niveau muss automatisiert werden, und diese Autos benötigen auch eine umfassende künstliche Intelligenz, um ohne Eingaben eines menschlichen Fahrers sicher zu funktionieren.
Stufe 4: Hohe Automatisierung
Auf dieser Stufe ist ein Fahrzeug vollautomatisiert. Es ist in der Lage, unter den meisten Bedingungen sicher von einem Ort zum anderen zu navigieren. Unter bestimmten Bedingungen und unter bestimmten Umständen kann das Auto dennoch menschliche Eingaben erfordern.
Diese Art von autonomen Autos ist technisch in der Lage, ohne die Anwesenheit eines menschlichen Bedieners zu arbeiten, aber die Option, dass ein menschlicher Bediener die Kontrolle übernimmt, kann enth alten sein.
Stufe 5: Vollständige Automatisierung
Fahrzeuge auf diesem Automatisierungsgrad sind wirklich autonom und können unter allen Fahrbedingungen fahrerlos betrieben werden. Je nach Design hat ein menschlicher Bediener möglicherweise die Möglichkeit, die manuelle Steuerung zu übernehmen, aber diese Fahrzeugtypen sind so konzipiert, dass diese Art von Eingriff nicht erforderlich ist.
Was sind die Vorteile autonomer Autos?
Der Hauptnutzen autonomer Autos und die treibende Kraft hinter der Entwicklung autonomer Autos ist die Sicherheit. Laut NHTSA werden mehr als 90 Prozent aller schweren Unfälle durch einfaches menschliches Versagen verursacht. Die Grundidee ist, dass viele Leben gerettet werden könnten, wenn das menschliche Element vollständig aus der Gleichung entfernt werden könnte.
Zusätzlich zu den großen Verlusten an Menschenleben, die jedes Jahr durch Kraftfahrzeugunfälle verursacht werden, gibt es ähnlich massive wirtschaftliche Auswirkungen dieser Ereignisse. Laut NHTSA kosten Unfälle jedes Jahr Hunderte von Milliarden Dollar durch verminderte Aktivität am Arbeitsplatz, Schäden und verlorene Wirtschaftstätigkeit.
Der praktischere Vorteil autonomer Autos besteht darin, dass sie möglicherweise Verkehrsstaus reduzieren könnten, indem sie effizienter arbeiten. Das könnte für viele Fahrer zu kürzeren Pendelzeiten führen. Darüber hinaus könnten die Fahrer ihre Pendelzeit nutzen, um zu lesen, sich über die Nachrichten zu informieren, sich auf die Arbeit vorzubereiten oder sich anderen produktiven Aufgaben zu widmen.
Ein weiterer Vorteil, den autonome Autos bieten könnten, ist die erhöhte Mobilität für ältere und behinderte Menschen. Da diese Fahrzeuge in der Lage sind, vollständig autonom zu fahren, können sie sicher von Menschen mit eingeschränkter Seh- und Reaktionszeit und sogar von Erkrankungen wie Tetraplegie bedient werden, die es normalerweise sehr schwierig oder unmöglich machen würden, ein Kraftfahrzeug sicher zu fahren.
Mit der Fähigkeit, zur Arbeit, zu Terminen oder sogar zum Einkaufen zu gelangen, könnte eine große Anzahl älterer und behinderter Menschen möglicherweise ein viel höheres Maß an Autonomie aufrechterh alten, als dies ohne Zugang zu einem fahrerlosen Auto möglich wäre.
Das Problem bei den meisten dieser Vorteile ist, dass automatisierte Autos nur dann den vollen Nutzen bringen, wenn eine ausreichende Anzahl dieser Fahrzeuge auf der Straße ist.
Zum Beispiel können autonome Autos nur dann die menschliche Komponente aus Unfällen entfernen, wenn keine menschlichen Fahrer auf der Straße sind. Ebenso könnten autonome Autos nur dann Verkehrsstaus reduzieren, wenn die meisten Fahrzeuge auf der Straße fahrerlos unterwegs sind.
Bis autonome Autos zur neuen Normalität werden, ist der Hauptnutzen der Verwendung hauptsächlich ein Faktor der Bequemlichkeit, mit einer gewissen Berücksichtigung der Sicherheit.
