Der Chip am Steuer – Autonomes Fahren und Akzeptanz

Interview: Prof. Dr. Matthias Petzold
Leiter Center für angewandte Mikrostrukturdiagnostik CAM, Frauenhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS Halle

 
>>Was wir bislang eher aus Science-Fiction-Filmen kannten, ist auf unseren Straßen mittlerweile real: Autos kommunizieren miteinander, senden ihren Besitzern E-Mails, steuern bei Abweichungen in die Mitte der Spur und warnen rechtzeitig vor einem Hindernis. Elektronische Systeme übernehmen also das Steuer, die Verantwortung bleibt aber noch beim Fahrer. Fachleute sprechen vom teil- oder hochautomatisierten Fahren. Hat aus Ihrer Sicht die Zukunft bereits begonnen?

                   

 

Prof. Dr. Petzold

 

Die Zukunft hat auf alle Fälle bereits begonnen. Die technischen Innovationen, die heute in den Testfahrzeugen zum Einsatz kommen, wurden bereits in den vergangenen Jahren entwickelt. Dies hat dazu geführt, dass die Leistungsfähigkeit verschiedener, wichtiger Teilsysteme in der heutigen Zeit sehr stark zugenommen hat. Dazu zählen die Sensorik, die komplette Computerleistung, die Kommunikationsmöglichkeiten über das Internet, die Datenmanagementsysteme und die Software. Im Bereich Software werden zukünftig auch die aktuellen Entwicklungen der künstlichen Intelligenz eine Rolle spielen.

 
Viele dieser technischen Entwicklungen werden bereits seit 15 oder 20 Jahren betrieben. Das Zusammenwirken all dieser Faktoren in der heutigen Zeit hat diese besonders rasante Entwicklung hin zum autonomen Fahren erst möglich gemacht.

 
>>Kameras, Sensoren, Assistenzsysteme – unsere Autos helfen uns immer mehr, bis sie eines Tages alles selbst können. Übernimmt die Elektronik damit die Verantwortung für das Verhalten des Autos im Straßenverkehr? Finden Sie das ethisch vertretbar?

 
Die Antwort würde ich in zwei Teile teilen. Zum einen: Elektronik kann natürlich niemals Verantwortung übernehmen. Die Verantwortung für die Leistungsfähigkeit, Sicherheit und Zuverlässigkeit einer Elektronik, die autonom im Verkehr agieren soll, müssen die Firmen und Einrichtungen übernehmen, die solche Systeme auf den Markt bringen bzw. zulassen. Es gibt vor allem im Auto bereits heute sehr strenge Vorschriften dazu, z.B. geregelt durch eine Norm zur funktionalen Sicherheit ISO 26262. In jedem Falle muss die Sicherheit von Menschen und des Fahrgastes im Auto oberste Priorität haben.

 
Hinsichtlich der Frage zur ethischen Vertretbarkeit gibt es die Aussage der von Verkehrsminister Dobrindt eingesetzten Ethik-Kommission, dass das automatisierte und vernetzte Fahren sogar ethisch geboten ist, wenn diese Systeme weniger Unfälle verursachen als der menschliche Fahrer, also dann, wenn eine positive Risikobilanz vorliegt.

 
Aus Sicht der Nutzer ist die Perspektive aber sicherlich geprägt durch das Gefühl einer Abhängigkeit von technischen Systemen. Allerdings haben wir vergleichbare Abhängigkeiten bereits an vielen anderen, durchaus auch kritischen Stellen, z.B. in der robotergestützten Chirurgie. Aber auch im Verkehrsbereich fliegen Flugzeuge weitgehend selbstständig bis auf kurze Phasen beim Start und bei der Landung. Es sind ebenso bereits autonom fahrende U-Bahnen, beispielsweise in Nürnberg, in Betrieb. Der Unterschied zum autonomen Fahren ist allerdings die viel höhere Komplexität der Verkehrssituationen, die auf der Straße auftreten können. Außerdem sind dann nahezu alle Menschen davon betroffen.

 

>>Vielfach wurde über die Ethik des automatisierten Fahrens diskutiert, etwa darüber, wie der Computer in einem Dilemma zwischen zwei Übeln entscheiden solle: Fußgänger überfahren oder den Wagen gegen eine Wand steuern und dabei den Tod von Insassen in Kauf nehmen. Kann ein Programm so eine Entscheidung überhaupt treffen?

 
Das ist eine Frage, die bereits sehr weitgehend und intensiv behandelt wurde. Sie wird, zu meiner Überraschung, immer sehr früh gestellt, meist bevor überhaupt die Chancen, Vorteile und der Nutzen des autonomen Fahrens für die Rettung von Menschenleben und die Bewahrung der Gesundheit durch die Senkung von Unfallrisiken diskutiert werden. Es ist dennoch eine Frage, die sich sehr stark aufdrängt und die man beantworten muss.

 
Auch an der Stelle gibt es eine ganz klare Aussage: Es ist letztlich eine Frage der Algorithmen, die für das autonome Fahren programmiert werden. Wir gehen zunächst alle davon aus, dass die Software so programmiert wird, dass das System das Beste tut, um einen Unfall zu verhindern. Eine weitere Prämisse ist, dass insbesondere Personenschäden vermieden werden müssen, die im Vergleich zu Sachschäden natürlich eine höhere Priorität haben. Für mich ist die dritte Prämisse, dass zwischen Leben und Gesundheit der Insassen im Fahrzeug und Leben und Gesundheit von Personen auf der Straße oder in anderen Fahrzeugen überhaupt keine individuelle personenbezogene Berechnung und kein Vergleich stattfinden sollen. Das ist auch die Aussage der Ethik-Kommission: Bei unausweichlichen Unfallsituationen ist jede Qualifizierung von Menschen unzulässig. Ich bin kein Spezialist zu dieser Frage, aber ich gehe davon aus, dass dies entsprechend so umgesetzt wird: Unfall bestmöglich vermeiden, Personenschäden nach bestem Vermögen verhindern und nichts weiter darüber hinaus.

 
>>In naher Zukunft soll sich dann das vollautonome Fahren im Alltag durchgesetzt haben. Ob das gelingt und ob der Mensch bereit ist, seine Autonomie der Technik zu überlassen – das ist derzeit eine der meist diskutierten Fragen. Sehen Sie eine Akzeptanz des autonomen Fahrens in der Bevölkerung?

 
Die Frage würde ich mit einem klaren Ja beantworten. Diese Akzeptanz entsteht zum Teil ja schon heute durch eine kontinuierliche Einführung immer neuer Fahrassistenzsysteme, wie z.B. Stau- oder Parkassistenten. Dadurch gibt es einen stufenweisen Übergang, bei dem Stückchen für Stückchen mehr Autonomie durch die Elektronik bzw. die Software übernommen wird. Wir haben es also nicht mit einer plötzlichen disruptiven Einführung einer völlig neuen Technik zu tun, mit der die Leute Schwierigkeiten haben, sich anzufreunden. Eher wird eine stufenweise Gewöhnung an eine wachsende Zahl autonomer Teilsysteme eintreten, die uns immer mehr Fahrertätigkeiten abnehmen.

 
Diese schrittweise Innovation über einen längeren Zeitraum ermöglicht aber auch einen kontinuierlichen technischen Lernprozess für jede einzelne neue Stufe in der Entwicklung separat, wodurch die Risiken reduziert werden. Im Übrigen verspricht das autonome Fahren hier auch weitere Vorteile: Während im Individualverkehr nur der einzelne Fahrer aus der Bewältigung kritischer Situationen lernt, ermöglicht das automatisierte Fahren, einen solchen Lerneffekt per Update nicht nur auf ein einzelnes Fahrzeug, sondern auf eine ganze Flotte von Millionen von Fahrzeugen zu übertragen.

 
Akzeptanz wird aber auch mit Bezug auf das Nutzungsverhalten entstehen. So ergibt sich zum Beispiel die Möglichkeit, die freiwerdende Zeit in einem Auto, das selbstständig fährt, produktiv zu nutzen, z.B. für Büroarbeiten, für Kommunikation oder mittels Entertainmentangebot für die Freizeit. Des Weiteren wird Mobilität auch für ältere oder gesundheitlich fahruntüchtige Personen gewährleistet. Ein sehr wichtiger Punkt ist weiterhin, dass autonome Fahrzeuge auch besonders für Flottenbetreiber von selbstfahrenden CarSharing-Autos, von autonomen Taxen und Sammeltaxen sowie kleineren und größeren Bussen interessant sind. Je nach Bedarf kann ein solches Fahrzeug vom Nutzer via Smartphone und Software geordert werden, um bequem und autonom von Punkt A nach Punkt B zu gelangen. Dies entspricht ja auch dem heutigen Trend - weg vom eigenen Auto, hin zu einer „Mobilität bei Bedarf“, d. h. zu Autos, die man sich immer nur dann herbeiruft, wenn sie wirklich benötigt werden. Da sehe ich aus vielen Einzelgründen eine hohe Attraktivität und kein Problem. Dennoch werden viele Nutzer natürlich nicht auf den Spaß am Autofahren verzichten wollen - auf einen daraus resultierenden – nicht ganz einfachen - „Mischverkehr“ müssen sich die Verkehrssysteme dann weiterhin einstellen.

 

>>Sprechen wir über die Technik. Ein Auto, das eigenständig lenkt, bremst und navigiert, funktioniert nur mit leistungsstarken elektronischen Komponenten. Doch auch die Elektronik hat ihre Grenzen. Kann es dann überhaupt sicheres autonomes Fahren geben?

 
Eine absolute Sicherheit kann es natürlich niemals geben. Die Frage ist aber eigentlich, kann durch die Einführung solcher autonomen Systeme das Fahren sicherer werden? Können wir dadurch erreichen, dass mehr Leben gerettet werden und die Gesundheit besser geschützt ist, als es vorher der Fall ist? Heute sterben weltweit knapp 1,3 Mio. Menschen pro Jahr im Verkehr. Es ist bekannt, dass in etwa 90 Prozent aller Unfälle mit schwerwiegenden Folgen für Leben und Gesundheit auf menschliches Fehlverhalten zurückzuführen sind. Dies lässt die Erwartung zu, dass durch technische Systeme, die sich strikt an Regeln halten und durch verschiedene Sensor- und Informationssysteme eine viel bessere Übersicht über die aktuelle Verkehrssituation haben, eine sehr deutliche Senkung von Unfallrisiken möglich ist. Sollte dies nicht realisiert werden, würde einer der wichtigsten Gründe für das autonome Fahren wegfallen.

 
Wie hilfreich die technische Entwicklung aber sein kann, lehrt ein Blick zurück: Wenn man sich die Zahl der Verkehrstoten in Deutschland in der Vergangenheit ansieht, ist diese durch passive Schutzsysteme und aktive Elektronikregelungen dramatisch zurückgegangen, und zwar von ca. 19 000 im Jahr 1970 auf etwas über 3000 im Jahre 2017. Dies wurde erreicht, obwohl sowohl die Zahl der Autos, die gefahrenen Kilometer, aber auch die Geschwindigkeiten, mit denen gefahren wird, deutlich zugenommen haben.

Eine positive Bilanz für das autonome Fahren ist daher auf alle Fälle möglich und die benötigte Leistungsfähigkeit der Technik erscheint auch heute schon gegeben, selbst wenn Fragen der Zuverlässigkeit unter allen Fahrbedingungen noch zu klären sind. 

 

>>Elektronische Systeme und Chips können kaputtgehen. Dazu kommen hohe Erwartungen an die Lebensdauer von 10 bis 15 Jahren. Was passiert, wenn die Elektronik versagt?

 
Da wird es auf alle Fälle Sicherheitsmaßnahmen geben. Zunächst wird derzeit intensiv daran gearbeitet, wie die Lebensdauer der einzelnen Elektronik-Bauelemente und Systeme für die Automobiltechnik erhöht werden kann, z.B. durch neue, mehr wissensbasierte Konzepte zur Absicherung der Zuverlässigkeit unter Belastung („robustness validation“). Weiterhin können in die Elektroniksysteme selbst z.B. Mechanismen einer Selbstüberwachung integriert werden, die sofort anzeigen und reagieren, wenn bestimmte Funktionen nicht mehr normgerecht operieren. Zudem müssen Redundanzen vorhanden sein. Das heißt, es existieren mehrere Systeme, die die gleiche Funktion haben und sich dadurch nicht nur gegenseitig ergänzen, sondern auch überwachen. Das funktioniert zum Beispiel durch verschiedene Kamera-, Laser- und/ oder Radarsysteme, die unabhängig voneinander auf Hindernisse vor dem Fahrzeug reagieren. Weitere Möglichkeiten sind externe Überwachungssysteme z.B. durch den Hersteller oder entsprechend weiter entwickelte Wartungsstrategien. In der Entwicklung der Elektronik sind 10 Jahre bis 15 Jahre eine lange Zeit, da wird sicherlich auch ein regelmäßiger Austausch von Hardwarekomponenten hinzukommen, um mit der technischen Entwicklung mitzuhalten.

 
Dennoch ist besonders in diesem Bereich noch sehr viel zu tun. Neben der Elektronik betrifft das vor allem auch die Software mit ihrer enorm hohen Komplexität. Wie kann man diese überhaupt testen? An diesen Stellen sind noch weitere Forschungsarbeiten nötig, um die Zuverlässigkeit über einen längeren Zeitraum unter allen Bedingungen zu garantieren.

 
>>Autonomes Fahren – wagen wir einen Ausblick? Wie weit sind wir vom selbstfahrenden Auto entfernt und was sind die nächsten Schritte? Welche Stufe des autonomen Fahrens werden wir aus Ihrer Sicht erreichen? Wann kommt das vollautomatisierte Fahren bzw. das autonome Fahren?

 

Eine partielle Autonomie haben wir im Straßenverkehr bereits heute erreicht. Es gibt die Möglichkeit, dass Autos selbst einparken, oder mit Stauassistenten zu fahren, ohne dass das Lenkrad angefasst wird. Bereits im letzten Jahr hat ein großer deutscher Autohersteller ein Serienfahrzeug auf den Markt gebracht, mit dem auf der Autobahn bis zu einer bestimmten Geschwindigkeit inklusive Überholmanöver autonom gefahren werden kann - das Blinken, Anfahren, Beschleunigen, Lenken und Bremsen kann das Fahrzeug selbst übernehmen. Allerdings müssen vielfach überhaupt noch die gesetzlichen Voraussetzungen für diesen teilautonomen Verkehr geschaffen werden. Für Deutschland wird dies für das kommende Jahr erwartet.

 
Wenn vom komplett vollautonomen Auto ausgegangen wird, in dem keinerlei Eingriffe durch den Fahrer mehr nötig oder auch möglich sind, dann gehe ich davon aus, dass das im Zeitraum von 2025 bis 2030 Realität sein kann.

 
>>Die Vision vom autonomen Fahren ist einer der wichtigsten Treiber einer längerfristigen Entwicklung in der Mikroelektronik. Finden Sie, dass die derzeitige Geschwindigkeit in der Weiterentwicklung der Technik zu schnell ist?

 

Ich habe in meinem beruflichen Umfeld noch nie so ein rasendes Tempo in einer technischen Entwicklung in dieser Breite erlebt. Aber eine rein technische Entwicklung kann natürlich nie zu schnell sein. Wichtig ist nur, wann und unter welchen Umständen solche technischen Systeme dann tatsächlich auf den Verbraucher losgelassen werden. Wie bereits erwähnt, setzt dies ein sehr hohes Bewusstsein und Verantwortungsgefühl für die Fragen der Sicherheit und Zuverlässigkeit voraus. Dies gilt natürlich ganz besonders für die höchste Entwicklungsstufe von vollautonomen Fahrzeugen. Obwohl solche komplett selbstfahrenden Autos insgesamt schon mehrere Millionen Testkilometer gefahren sind, kommen sie bisher nur in speziellen Fällen für die Öffentlichkeit zum Einsatz und werden fast ausschließlich nur mit Aufsichtspersonal betrieben, das notfalls eingreifen kann. Das heißt, wir befinden uns immer noch in einer Test- und Entwicklungsphase und der Zeitpunkt der Markteinführung ist noch offen. Mit Blick auf die offenen Fragen zu Sicherheit und Zuverlässigkeit kann es darüber hinaus eine gesetzliche Zulassung ja auch erst dann geben, wenn alle juristischen Randbedingungen geklärt, die staatlichen Zulassungsverfahren bestanden und abgeschlossen sowie entsprechende Zertifizierungen erteilt sind.

 
Ich glaube aber auch, dass sich die Hersteller- und Betreiberfirmen selbst sehr genau anschauen müssen, wann sie mit der nötigen Verantwortung solche komplett selbstfahrenden Autos der höchsten Automatisierungsstufe in den Verkehr bringen können. Mit Blick auf Leben und Schutz von Personen ist das natürlich immer zunächst eine ethische Frage, die aber darüber hinaus auch marktwirtschaftliche Auswirkungen hat. Denn wer an dieser Stelle durch eine zu frühe Markteinführung Unfälle verursacht, wird einen sehr hohen Preis in der Reputation seiner Marke zahlen und seinem Geschäft schweren Schaden zufügen.

 
Alle diese drei Faktoren - die gesetzlichen Anforderungen nach funktionaler Sicherheit, die ethische Verantwortung und die Marktwirtschaftlichkeit - weisen in die gleiche Richtung, autonome Autos erst dann in den Verkehr zu bringen, wenn man von einer abgesichert sehr hohen Unfallfreiheit und Sicherheit für die Insassen ausgehen kann.

 
>>Sie haben gerade gesagt, dass Sie noch nie so eine schnelle technische Entwicklung erlebt haben. Birgt eine so rasante Entwicklung nicht auch Gefahren, dass etwas übersehen wird?

 

Ohne Zweifel erzeugen Wettbewerb und Marktbedarf einen sehr hohen Entwicklungsdruck. Aber es gibt hier auch weitere qualitative Hintergründe für das hohe Tempo zu benennen. Im Rennen um das autonome Fahren stehen die weltweit am besten kapitalisierten und gleichzeitig innovationsstärksten Marktteilnehmer im Wettbewerb oder bilden Kooperationen untereinander. Dies betrifft zum einen Internetfirmen, wie z.B. Google und vielleicht auch Apple, die ihr Geschäft durch integrierte Mobilitätsdienste erweitern wollen. Dies betrifft spezialisierte Mobilitätsanbieter über weltweit betriebene Flottenmodelle wie Lyft und Uber mit hohem Risikokapital in der Hinterhand. Das betrifft neben der deutschen Premium-Automobilindustrie, die in diesem Feld ebenfalls sehr leistungsfähig ist, auch die Autohersteller weltweit. Hinzu kommen die entwicklungsstarken und innovationsgetriebenen Firmen der globalen Halbleiter-
und Elektronikindustrie und deren Zulieferer. Man kann das als die globale Créme-de-la-Créme seitens der wirtschaftlichen Leistungsfähigkeit, der Innovationskraft, der Forschungs- und Entwicklungskapazitäten und des dafür einsetzbaren Kapitals betrachten. Diese Firmen können nicht nur die klügsten Köpfe anziehen, sondern auch in kurzer Zeit Tausende von Entwicklern für ihre Ziele mobilisieren. Sie sammeln darüber hinaus auch viele innovative Start-up-Firmen für spezialisierte Entwicklungen um sich herum und betreiben Vorlaufforschung mit weltweit führenden Wissenschaftseinrichtungen. Diese wohl einmalige Konstellation ermöglicht dieses hohe Tempo überhaupt erst.

 
Natürlich besteht in diesem Rennen und bei der enorm hohen Komplexität des autonomen Fahrens immer auch die Gefahr, etwas falsch zu machen. Die damit verbundenen Risiken müssen durch die Kombination von bereits erwähnten technischen Sicherheitsmaßnahmen, wie nachgewiesene Zuverlässigkeit in der technischen Konstruktion, Selbstüberwachung und Redundanz der Systeme im Betrieb, durch die Eigenverantwortung der Hersteller für ihre Produkte sowie durch die Regulierungen über staatliche Zulassungsverfahren und gesetzliche Randbedingungen abgefangen werden.