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29. Juli 2020, Annette Bammert

Future Mobility – Wo stehen wir und wo geht die Reise hin?

Chancen und Herausforderungen des autonomen Fahrens

Autonomes Fahren ist neben der Elektromobilität ohne Zweifel das Top-Thema in der Automobilindustrie. Die Frage lautet längst nicht mehr, ob, sondern wann das autonome Fahren zu unserer Realität wird. Der Wettbewerb der Automobilhersteller und der jeweiligen Entwicklungspartner ist in vollem Gange und die IT-Industrie arbeitet mit Hochdruck an der digitalen Infrastruktur. Allerdings ist der Übergang zur neuen Mobilität langwierig. Auch wenn die Entwicklungen und Patentanmeldungen in rasantem Tempo voranschreiten, ist damit der Weg auf die Straßen und die rechtliche Grundlage noch nicht geschaffen. Neben einer ganzen Menge Chancen gibt es eine ganze Menge Herausforderungen, ethische Knackpunkte und zudem weltweit unterschiedliche Grundvoraussetzungen. Eine Studie des Wirtschaftsprüfungs- und Beratungsunternehmens KPMG ergab, dass die Voraussetzungen für selbstfahrende Fahrzeuge in den Niederlanden, den USA und Singapur am besten sind. Verglichen wurde in den Bereichen Politik/Gesetzgebung, Technologie/Innovation, Infrastruktur und Kundenakzeptanz. Zwar liegt rund die Hälfte der relevanten Patente in Deutschland, in der Entwicklung und Erprobung der Technologien liegen die deutschen Autobauer zumindest im eigenen Land aber eher hinten. Dies liegt nicht zuletzt an der liberaleren Gesetzgebung in den USA oder auch in China. So könnte der Audi A8 schon seit 2017 hochautomatisiert fahren, nur die hierfür notwendige Software darf rechtlich noch nicht freigeschaltet werden. Der Entwicklungsrückstand in Deutschland und in ganz Europa liegt neben der Gesetzgebung aber sicherlich auch am „Safety First Approach“, welcher nicht zuletzt durch Unfallmeldungen aus den USA mit autonomen Fahrzeugen durchaus Bestätigung findet.

 

Die fünf Stufen des autonomen Fahrens

Meist wird von fünf Stufen des autonomen Fahrens gesprochen, die vom assistierten Fahren bis hin zum fahrerlosen Fahrzeug reichen. Derzeit befinden wir uns in Europa überwiegend rund um Stufe 3, während Waymo mit dem „Early Rider Program“ in dünn besiedelten Vororten von Phoenix, Arizona bereits fahrerlosen Taxis ins Rennen schickt. In China begann zuletzt das Start-up-Unternehmen WeRide in Guangzhou mit fahrerlosen Testfahrten. Elon Musk gab kürzlich bekannt, dass bei Tesla noch in diesem Jahr die grundsätzliche Funktionalität für Stufe 5 erreicht werden soll.

 


Stufe 1 -> Hier spricht man vom assistierten Fahren, worunter zum Beispiel schon der Tempomat fällt. Auch der automatische Spurhalteassistent gehört zum autonomen Fahren der Stufe 1.

Stufe 2 -> Beim teilautomatisierten Fahren muss der Fahrer durchgängig den Verkehr im Blick und immer die Kontrolle über sein Fahrzeug haben. Das Fahrzeug kann jedoch stellenweise, zum Beispiel auf der Autobahn, eigenständig die Spur halten sowie beschleunigen und bremsen. Zur Stufe 2 gehören außerdem der Überholassistent sowie die Einparkhilfe, bei der der Fahrer die Hände vom Lenkrad nehmen kann.

Stufe 3 -> Derzeit befinden wir uns vielerorts vor der Stufe 3 des autonomen Fahrens, dem hochautomatisierten Fahren. Auf dieser Entwicklungsstufe kann ein Fahrzeug in bestimmten Szenarien selbstständig fahren, ohne dass der Fahrer die Hände am Lenkrad oder die Augen auf dem Verkehr haben muss. Allerdings muss der Fahrer auf Signal des Systems hin kurzfristig wieder vollständig die Kontrolle übernehmen können. Der Fahrer könnte also zum Beispiel für einen begrenzten Zeitraum, beispielsweise auf der Autobahn bei regulären Bedingungen, ein Buch lesen.

Stufe 4 -> Beim vollautomatisierten Fahren bewältigt der Pkw längere Strecken vollkommen selbstständig und der Fahrer wird zum Passagier. Während der vollautomatisierten Fahrt kann der Fahrzeugführer beispielsweise schlafen und haftet nicht für Verkehrsverstöße. Das System muss derart beschaffen sein, dass das Fahrzeug in Situationen, die seine Grenzen überschreiten, in einen sicheren Zustand übergehen kann, auch wenn der Insasse nicht eingreifen kann oder will.

Stufe 5 -> Beim vollständig autonomen Fahren gibt es nur noch Passagiere. Das Fahrzeug kann auf dieser Stufe alle Verkehrssituationen bewältigen, wie zum Beispiel das eigenständige Durchfahren eines Kreisverkehrs oder das Überqueren einer Kreuzung. Haften würde bei einem Unfall der Hersteller, Passagiere wären auf dieser Stufe nicht haftbar. Allerdings gibt es hierfür noch keine rechtlichen und versicherungstechnischen Grundlagen.


 

Die Chancen der neuen Mobilität

Neben dem zusätzlichen Komfort, den autonome Fahrzeuge den Fahrern bzw. Passagieren bieten könnten, gibt es zahlreiche weitere gewinnbringende Aspekte. Die Systeme werden im Vergleich zum menschlichen Fahrer nicht müde, unkonzentriert, abgelenkt oder gar aggressiv. Die Reaktionszeiten sind um ein Vielfaches kürzer und man kann von einem immensen Sicherheitsgewinn auf den Straßen ausgehen. Die Zahl der Verkehrstoten könnte teilweise um bis zu 25 Prozent gesenkt werden. Während der Fahrten könnten die Insassen die Zeit für anderweitige Tätigkeiten nutzen und zum Beispiel arbeiten. Auch Personen, die aufgrund ihrer Gesundheit, ihres Alters oder sonstiger Umstände normalerweise nicht in der Lage sind, ein Fahrzeug zu führen, könnten wieder mobil sein. Oder denken wir an den automatisierten Warentransport und die Einsparung an CO2-Emissionen durch optimierte Verkehrsführung und Personenbeförderung. Das Auto der Zukunft wird mit zahlreichen mobilen Geräten aus der Umgebung vernetzt sein, den Radfahrer durch dessen Smartphone schon aus großer Entfernung registrieren oder die nachfolgenden Fahrzeuge vor einem Hindernis warnen. Die Parkplatzsuche im Großstadtgetümmel werden autonome Fahrzeuge durch übergreifende Plattformen, die auch die Parkleitsysteme integrieren, selbstständig erledigen, ohne dass die Insassen im Fahrzeug sein müssen. Die Liste der Vorteile, die wir uns durch das autonome Fahren versprechen dürfen, lässt sich noch weiter fortführen und manch einer erwischt sich vielleicht, wie er schon von K.I.T.T. aus Knight Rider träumt.

 

Von den Herausforderungen oder: Algorithmen und Ethik

Technisch sind die meisten der beschriebenen Szenarien längst machbar. Theoretisch könnten mithilfe von KI schon zahlreiche komplexe Situationen im Straßenverkehr bewältigt werden. Allerdings gibt es immer noch große Hürden. So ist damit zu rechnen, dass in der bevorstehenden Übergangszeit noch mehrere Jahre, wenn nicht Jahrzehnte lang, autonome neben nicht autonomen Fahrzeugen im Straßenverkehr unterwegs sein werden. Menschliche Fahrer, aber natürlich auch Radfahrer und Fußgänger handeln nicht immer regelkonform und könnten die intelligenten Systeme damit schnell an ihre Grenzen bringen. Auf der anderen Seite könnten menschliche Fahrer davon überrascht werden, dass ein autonomes Fahrzeug sich bei einem Hindernis sehr strikt an eine durchgezogene Linie hält und einen dadurch unvorhergesehenen Stopp einlegt.

Das autonome Fahren wirft auch ethische Fragen auf: Nach welchen Maximen sollen Algorithmen formuliert werden, wenn es um Ausnahmesituationen geht, bei denen Personen zu Schaden kommen? Viel zitiert ist in diesen Diskussionen das Trolley-Problem, das Problem des Abwägens und des Utilitarismus: Wenn in einer Situation einem Menschen auf der Straße nur ausgewichen werden kann, indem man beispielsweise den Insassen selbst in Gefahr bringt, wie soll das System dann entscheiden? Darf das System hier die Anzahl an Menschenleben, die in Gefahr wären, gegeneinander aufrechnen? Oder die Entscheidung gar vom Alter oder anderen körperlichen Merkmalen abhängig machen? Das „Moral Machine“ Experiment zeigt gar auf, wie die Menschen aus 233 Ländern das Trolley-Problem lösen würden und wo die Mehrheit beispielsweise eher einen Kriminellen als einen Hund überrollen lassen würde. In Deutschland ist die Lage durch die Ethik-Kommission eindeutig geklärt: Eine Qualifizierung nach persönlichen Merkmalen und eine Aufrechnung von Opfern ist strikt untersagt.

Die nächste Hürde beim Voranbringen des autonomen Fahrens ist die Haftungsfrage bei Unfällen. Wer trägt die Schuld, wenn die Technik versagt? Hierbei spielt dann die Automatisierungsstufe eine ausschlaggebende Rolle. Bis zur Stufe 3 ist ohne Zweifel der Fahrer in der Verantwortung, alles was an Automatisierungsgrad darüber liegt, ist jedoch nicht ganz so eindeutig. Ist der Insasse nur Passagier, so muss der Hersteller haften. Auf Stufe 3 und 4 stellt sich die Frage, wie genau die Wahrnehmungsbereitschaft geregelt sein muss, also wie schnell der Fahrer wieder die Kontrolle über das Fahrzeug erlangen können muss. Spätestens auf Stufe 4 müsste mittels Blackbox nachgewiesen werden, ob das Fahrzeug oder der Fahrer zum Unfallzeitpunkt die Kontrolle hatte.

 


Zum Januar 2021 haben die Vereinten Nationen verbindliche internationale Regeln für das automatisierte Fahren auf Stufe 3 verabschiedet, die zumindest für Straßen, auf denen keine Fußgänger und Radfahrer zugelassen sind, Klarheit schaffen. Hier geht es insbesondere darum, wie die Übergabe des Steuers zwischen Fahrer und System ablaufen muss. Aber auch Regelungen zur Cybersicherheit, zur Haftungsfrage und zu technischen Vorgaben sind enthalten.


 

Selbstverständlich ist auch die Datensicherheit ein großes Thema, wenn es um die Herausforderungen des autonomen Fahrens geht. Man kann in etwas davon ausgehen, dass ein vernetztes Auto um die zehn Terabyte am Tag erzeugt. Damit kein Datenchaos entsteht, müssen alle vernetzten Einheiten auf einer übergeordneten Plattformebene funktionieren und miteinander kommunizieren. Hier kommen dann auch Begriffe wie die Monetarisierung von Daten und die Cybersicherheit ins Spiel. Und wenn wir von Hindernissen im Bereich dieser Datenmengen sprechen: natürlich auch die DSGVO.

Eine weitere Hürde ist die teilweise noch extrem hochpreisige Technik, die bisher eine Einführung des autonomen Fahrens in den Bereich der Privatkunden  undenkbar macht. Gerade Technologien im Bereich Lidar sind teuer. Hierin liegt wahrscheinlich unter anderem der Ursprung für Teslas Vorsprung im Rennen: Tesla gibt die Kosten für die teure Technik zunächst nur begrenzt an den Kunden weiter. Die tatsächliche digitale Vollausstattung muss später, wenn alle externen Voraussetzungen erfüllt sind, kostenpflichtig freigeschalten werden. Das höher automatisierte Fahren könnte nicht nur bei Tesla als eine Art Abonnement laufen. Diese Art der Vertriebsstrategie kennen wir auch von den BMW Updates, bei denen Software-Pakete gegen Bezahlung zum Beispiel einen erweiterten Sprachassistenten oder einen verbesserten Bremseingriff ermöglichen (vgl. Süddeutsche Zeitung, Bericht vom 19. Juni 2020).

 

Komponenten, die das autonome Fahren vorantreiben

Nicht nur die Automobilhersteller sind mit der neuen Mobilität beschäftigt. Auch die Zulieferer sitzen mit im Boot - an erster Stelle bei der Patentanzahl im Bereich des autonomen Fahrens steht Bosch.

Auch MinebeaMitsumi entwickelt eine Vielzahl an Produkten und Komponenten für autonome Fahrzeuge. So können beispielsweise die Resonant Devices dabei unterstützen, Fahrer von Fahrzeugen der Stufe 2 und 3 zu warnen, wenn in Gefahrensituationen eingegriffen werden muss. Im Bereich Lidar kommt der FDB-Motor mit extrem hoher Laufruhe und Laufgenauigkeit gerne zum Einsatz. Die elektromagnetische Kompatibilität wird nicht nur beim autonomen Fahren eine immer größere Rolle spielen: In diesem Bereich werden Coils zur Optimierung eingesetzt.  Für die verschiedenen DC- und BLDC Motoren sowie die MinebeaMitsumi Aktuatoren gibt es zahlreiche neue Anwendungsbereiche, beispielsweise automatische Ladeklappen und elektrische Parkbremsen. Denkbar sind auch Break-by-Wire-Anwendungen. Stepper Motoren kommen im Head-up-Display zum Einsatz. Durch Batteriesensoren von MinebeaMitsumi ist es möglich, dass autonome Fahrzeuge selbst wissen, wann sie sich aufladen müssen.

Aber auch Backlights, Kamerakonnektoren (z.B. beim Driver Monitoring, der Sitzbelegungserkennung und der Digitalisierung der Spiegel) und Antennen für die Car-to-Car-Communication sowie Resolver können im autonomen Fahrzeug zum Einsatz kommen und ihren Beitrag zur Mobilität von morgen leisten.  

Das MinebeaMitsumi Tochterunternehmen Paradox Engineering nähert sich dem Trendthema aus der vielversprechenden Smart-City-Perspektive: Schon vorhandene Netzwerkknotenpunkte, zum Beispiel aus den Bereichen Smart Parking oder Smart Lighting, könnten zusätzlich zu ihren spezifischen Diensten einen virtuellen Korridor für autonome Fahrzeuge bilden und eine sichere Navigation sowie Verkehrsführung ermöglichen. Auf den Umgebungsdaten basierende Referenzregelungen könnten die Sicherheit erheblich verbessern. Die Netzwerkknotenpunkte von Paradox sind zudem Blockchain-fähig und gewährleisten beim Austausch von Informationen und Daten maximale Sicherheit

Dieser Ansatz wurde ursprünglich für Drohnen entwickelt und patentiert, um Flugwege für autonome Paketauslieferungen oder Überwachungsdienste festzulegen. Blickt man über den Tellerrand, lässt sich das Konzept jedoch auf jedes unbemannte, autonom fahrende Objekt übertragen und bietet einen wertvollen Ansatz für das autonome Fahren. Die Technologie ist einsatzbereit.

Ihre Kontaktperson

Roman Klein

MinebeaMitsumi Europa

Tel.: +49 7721 997-317