Selbstfahrende Autos entwickeln sich von einem futuristischen Traum zur modernen Realität. Aber irgendwie verzögerte sich die Entwicklung. Scheint es so? Stellen Sie sich vor, Sie steigen in Ihr Auto, geben – oder noch besser: sprechen – den Standort des Autos in die Benutzeroberfläche ein und lassen sich dann an Ihr Ziel fahren, während Sie ein Buch lesen, im Internet surfen oder ein Nickerchen machen.
Autos, die selbst fahren können – das schien uns früher etwas Fantastisches zu sein. Aber in den nächsten Jahren wird diese Fiktion dank des Aufkommens selbstfahrender Autos Wirklichkeit werden und die Art und Weise, wie wir uns fortbewegen und unsere Städte transportieren, radikal verändern.
Genau solche Versprechen hören wir seit zehn Jahren. Wir hören von den Erfolgen und Misserfolgen der Entwickler, von den rechtlichen Konflikten beim Einsatz solcher Fahrzeuge, von ihrer Sicherheit und Gefahr für uns Fahrer im Straßenverkehr. Versuchen wir, alles zu verstehen.
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Die Geschichte selbstfahrender Autos
Die Idee selbstfahrender Autos gibt es schon lange, seit den 30er Jahren sind sie zu einem festen Bestandteil von Science-Fiction-Zukunftsvorstellungen geworden. Doch erst seit Kurzem entwickelt sich die Technologie, die sie Wirklichkeit werden lassen könnte, rasant weiter.
Die ersten experimentellen Prototypen, die extrem langsam waren, stammen aus den 1960er Jahren. Vor kurzem, im Jahr 2004, forderte DARPA (die für die Entwicklung neuer Technologien für das US-Militär zuständige Behörde des US-Verteidigungsministeriums) Entwickler aus der ganzen Welt auf, ein unbemanntes Fahrzeug zu bauen, das in der Lage ist, durch die kalifornische Mojave-Wüste zu rasen, und bot dem Gewinner eine Million Dollarpreis. Das erfolgreichste Auto hat nur 7 von 142 Meilen zurückgelegt. Aber das Rennen bestärkte die Überzeugung, dass Roboterautos Realität sind.
Beim nächsten Rennen im Jahr 2005 legten fünf Autos die Distanz zurück. Und bei der Urban Challenge 2007 wichen die Fahrzeuge nicht nur Hindernissen aus und hielten sich auf der Straße, sondern hielten sich auch an die Verkehrsregeln, hielten an, parkten und machten sogar erlaubte Kehrtwendungen. Und bis 2010 hatten Google-Techniker ein System entwickelt, das die schwierigsten Straßen in Kalifornien (einschließlich der berühmten kurvenreichen Lombard Street in San Francisco) mit minimalem menschlichen Eingriff bewältigen konnte.
Mittlerweile beschäftigen sich alle namhaften Hersteller der Automobilindustrie mit der Idee, selbstfahrende Autos zu entwickeln, weil sie diese für vielversprechend halten.
Was sind selbstfahrende Autos?
Selbstfahrende Autos sind Fahrzeuge, die keine menschliche Hilfe benötigen, um an ihr Ziel zu navigieren. Dazu nutzen sie Kameras, Sensoren und fortschrittliche Software, die die Straßensituation interpretiert und auf Fußgänger und andere Umgebungen auf der Straße reagiert.
Derzeit gibt es weltweit keine legal funktionierenden vollständig autonomen Fahrzeuge. Es gibt jedoch teilweise autonome Fahrzeuge – Pkw und Lkw mit unterschiedlichem Grad an Selbstautomatisierung, von herkömmlichen Pkw mit Bremsassistenzsystemen bis hin zu völlig unabhängigen selbstfahrenden Prototypen.
Trotz der Tatsache dass Technologien Autonome Fahrtechnologien befinden sich noch in einem frühen Entwicklungsstadium, werden immer häufiger eingesetzt und könnten letztendlich unser Transportsystem (und damit auch unsere Wirtschaft und Gesellschaft) revolutionieren. Autohersteller und Technologieunternehmen schätzen, dass selbstfahrende Autos der Stufe 4 in den nächsten Jahren auf den Markt kommen könnten. Einige Experten halten solche Prognosen jedoch angesichts der Entwicklung selbstfahrender Autos für zu optimistisch und unrealistisch.
Autonomiegrade von Autos
Autos haben unterschiedliche Fahrverhaltensniveaus, die Experten auf einer Skala von 0 bis 5 bewerten. Lassen Sie uns also aufschlüsseln, was jedes Niveau bedeutet.
Stufe 0. Alle wichtigen Systeme werden von Menschen kontrolliert. Das heißt, das sind unsere üblichen Autos, die jetzt verwendet werden.
Level 1. Einige Systeme, wie zum Beispiel der Tempomat oder die automatische Bremsung, können das Auto wiederum steuern.
Level 2. Das Fahrzeug unterstützt mindestens zwei gleichzeitige automatisierte Funktionen, wie beispielsweise Beschleunigung und Lenkung. Aber sicheres Arbeiten erfordert einen Menschen.
Level 3. Unter bestimmten Bedingungen kann das Auto alle sicherheitskritischen Funktionen steuern, bei einem Systemausfall oder einem Steuerungsproblem wird jedoch erwartet, dass der Fahrer die Kontrolle übernimmt.
Level 4. Das Auto ist in einigen Fahrszenarien völlig autonom, aber nicht in allen.
Level 5. Das Auto ist in jeder Situation völlig autonom.
Bisher haben wir Fahrzeuge der Stufen 0 bis 3 im Angebot, obwohl über Stufe 3 immer noch heftig diskutiert wird. Obwohl die Hersteller versprechen, dass bis 2030 selbstfahrende Autos der Stufe 4 verfügbar sein werden.
Wie funktionieren selbstfahrende Autos?
Google, Uber, Tesla, Nissan, Subaru und andere führende Automobilhersteller, Forschungs- und Technologieunternehmen haben verschiedene autonome Fahrtechnologien entwickelt.
Obwohl die Konstruktionsdetails variieren, erstellen und verwalten die meisten autonomen Systeme eine interne Karte ihrer Umgebung auf der Grundlage einer Vielzahl von Sensoren, beispielsweise Radar. Die unbemannten Prototypen von Uber nutzen 64 Laserstrahlen zusammen mit anderen Sensoren, um eine interne Karte zu erstellen. Google-Prototypen verwendeten in verschiedenen Phasen Laser, Radar, leistungsstarke Kameras und Sonar.
Die Software verarbeitet dann diese Eingaben, erstellt eine Route und sendet Anweisungen an die Systeme des Fahrzeugs, die Beschleunigung, Bremsen und Lenkung steuern. Fest codierte Regeln, Algorithmen zur Hindernisvermeidung, prädiktive Modellierung und „intelligente“ Objekterkennung (z. B. der Unterschied zwischen einem Fahrrad und einem Motorrad) helfen der Software, Verkehrsregeln einzuhalten und Hindernisse zu überwinden.
Teilautonome Fahrzeuge erfordern möglicherweise das Eingreifen eines menschlichen Fahrers, wenn das System auf Unsicherheit stößt, während vollständig autonome Fahrzeuge möglicherweise nicht einmal über ein Lenkrad verfügen.
Darüber hinaus können autonome Autos als „vernetzt“ oder nicht vernetzt unterschieden werden, je nachdem, ob sie mit anderen Fahrzeugen und/oder der Straßeninfrastruktur, wie beispielsweise Ampeln der nächsten Generation, interagieren können. Die meisten Prototypen verfügen derzeit nicht über diese Fähigkeit.
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Was wären die Vorteile? selbstfahrende Autos?
Der am häufigsten diskutierte Vorteil wird eine erhöhte Verkehrssicherheit sein. Im vergangenen Jahr kamen allein in Großbritannien 1770 Menschen im Straßenverkehr ums Leben, mehr als 26000 Menschen wurden schwer verletzt. In den USA sind die Zahlen sogar noch alarmierender: 36750 Todesfälle von Fußgängern und Radfahrern. Die Statistiken in der Ukraine sind nicht weniger alarmierend. Da die meisten Unfälle auf Fahrfehler zurückzuführen sind, könnte selbst eine 90-prozentige Einführung fahrerloser Autos jedes Jahr bis zu 22000 Leben retten.
Ein weiterer Vorteil wäre, den Transport auch für Menschen zugänglich zu machen, die bisher nicht fahren konnten. Wir sprechen von Kindern, Behinderten und älteren Menschen, die theoretisch ohne Fahrer reisen könnten, was die Verkehrsanbindung verbessern würde.
Doch hier gibt es noch viele rechtliche Konflikte. Und es ist immer noch nicht klar, wer für einen möglichen Unfall verantwortlich ist, wer und welche Strafe dafür zu zahlen ist usw.
Umweltauswirkungen geben Anlass zu großer Sorge und großer Unsicherheit. Zugängliche, erschwingliche und bequeme selbstfahrende Autos können die Gesamtzahl der gefahrenen Kilometer pro Jahr erhöhen. Wenn diese Fahrzeuge mit Benzin betrieben werden, könnten die klimaschädlichen verkehrsbedingten Emissionen dramatisch ansteigen. Wenn Fahrzeuge jedoch elektrifiziert werden, werden die Emissionen deutlich reduziert. Da elektrifizierte selbstfahrende Autos mehr gemeinsame Fahrten ermöglichen (z. B. über Dienste wie Lyft oder Uber), könnten die Emissionen noch weiter sinken.
Technologien und Ansätze zur Entwicklung selbstfahrender Autos
Entwickler nutzen eine Vielzahl von Methoden und Ansätzen, immer fortschrittlichere Technologien und hochwertigere Komponenten, um Prototypen selbstfahrender Autos zu erstellen. Aber die meisten von ihnen haben viel gemeinsam, denn das Prinzip ist dasselbe – ein Fahrzeug zu schaffen, das nicht nur den Fahrvorgang verwaltet, sondern auch die Situation auf der Straße überwacht und die richtigen Entscheidungen trifft. Hier sind einige der wichtigsten Technologien:
- Sensoren: Selbstfahrende Autos nutzen typischerweise eine Kombination aus Sensoren wie Lidar (Lichterkennung und Entfernungsmessung), Radar, Kameras und Ultraschallsensoren, um ihre Umgebung zu erfassen.
- Karten: Eine entscheidende Rolle spielen hochauflösende Karten. Diese Karten enthalten detaillierte Informationen über die Straße, Verkehrszeichen und andere Elemente der Straßeninfrastruktur, die dem Fahrzeug die Navigation erleichtern.
- Verwaltungs-Systeme: Autos nutzen hochentwickelte Echtzeit-Steuerungssysteme, die Geschwindigkeit, Lenkung und Bremsen je nach Bedarf anpassen.
- Maschinelles Lernen und künstliche Intelligenz: Fortschrittliche Algorithmen der künstlichen Intelligenz werden verwendet, um Daten von Sensoren zu verarbeiten, Entscheidungen zu treffen und aus Erfahrungen zu lernen. Deep Learning wird häufig zur Bild- und Mustererkennung eingesetzt.
Auf den letzten Punkt möchte ich näher eingehen.
Einige Unternehmen, wie Waymo, entwickeln ihre eigenen künstlichen Intelligenz- und Steuerungssysteme für autonomes Fahren. Plattform NVIDIA DRIVE bietet eine skalierbare KI-basierte Lösung für autonome Fahrzeuge, die von mehreren Automobilherstellern und Technologieunternehmen eingesetzt wird. Wir sollten auch Open-Source-Frameworks wie ROS (Robot Operating System) erwähnen, die einige Unternehmen zum Aufbau ihrer autonomen Systeme verwenden.
Darüber hinaus investieren viele Unternehmen in Forschung und Entwicklung, um eigene KI-Lösungen für ihre selbstfahrenden Autos zu entwickeln.
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Warum so langsame Fortschritte?
Es wird geschätzt, dass die Technologie zur Schaffung sicherer autonomer Fahrzeuge zu etwa 80 % entwickelt ist. Es wird viel mehr Zeit in Anspruch nehmen, den Prozess vollständig zu verbessern – es erfordert die Entwicklung der neuesten Technologien, höherwertiger Komponenten und die Verbesserung der Pilotsysteme.
Zu den noch zu bewältigenden Herausforderungen gehören ungewöhnliche und seltene Ereignisse, die auf jeder Straße oder Autobahn auftreten können, wie z. B. das Wetter, das Überqueren der Straße durch Tiere, Bauarbeiten und Wartungsarbeiten.
Eine weitere Reihe von Problemen trat auf, nachdem Cruise und Waymo ihre autonomen Mitfahrdienste in San Francisco eingeführt hatten. Die US-amerikanische National Highway Traffic Safety Administration begann im Dezember 2022, nur sechs Monate nach der Genehmigung der Dienste, mit der Untersuchung von Vorfällen, bei denen Fahrzeuge „möglicherweise unangemessen gebremst oder stillgelegt wurden“. In mehreren Fällen mussten Abschleppwagen gerufen werden, um die Fahrzeuge abzutransportieren. Das bedeutet, dass es bisher mehr Probleme als Erfolge gibt.
Was passiert gerade?
Aktive Initiativen für autonome Fahrzeuge können in zwei Kategorien eingeteilt werden: Mitfahrdienste (Cruise, Waymo und Uber) und der Verkauf selbstfahrender Autos an die Öffentlichkeit (Tesla).
Kreuzfahrt ist eine Tochtergesellschaft von General Motors, die 2013 gegründet wurde. Ab September 2022 betrieb das Unternehmen in San Francisco eine Flotte von 100 Robotaxis und plante, die Flotte auf 5000 zu erhöhen. Kritiker wiesen darauf hin, dass dadurch der Verkehr in der Stadt zunehmen würde. Im Dezember 2022 begann Cruise auch, Flüge nach Chandler (Arizona) und Austin (Texas) anzubieten.
Cruise, die selbstfahrende Einheit von General Motors, die in San Francisco einen Robotaxi-Dienst betreibt, hat die Erlaubnis beantragt, ihre autonomen Fahrzeuge in ganz Kalifornien testen zu dürfen.https://t.co/KbsLjk7JvC
- MarketWatch (@MarketWatch) 21. März 2023
Waymo, das ehemalige Google Self-Driving Car-Projekt, wurde im Januar 2009 gegründet. Das Unternehmen gab im Jahr 4,8 2020 Milliarden US-Dollar und im Jahr 5,2 2021 Milliarden US-Dollar aus. Waymo One bietet autonome Mitfahrdienste sowohl in Phoenix als auch in San Francisco an. Sie plant, dieses Jahr auf die Straßen von Los Angeles zu gehen.
Gesellschaft Uber war maßgeblich an der Entwicklung autonomer Fahrzeuge beteiligt, da ein Teil seines Geschäftsplans darin bestand, menschliche Fahrer zu ersetzen. Es gab jedoch einige Probleme, darunter einen Unfall im März 2018, bei dem ein selbstfahrender Uber eine Frau tötete, die in Tempe, Arizona, mit ihrem Fahrrad über die Straße ging. Im Jahr 2020 verkaufte Arizona Uber seine AV-Forschungsabteilung an Aurora Innovation.
Doch im Oktober 2022 kehrte Uber zur Einführung selbstfahrender Autos zurück und unterzeichnete einen Vertrag mit Motional, einem Joint Venture zwischen Hyundai und Aptiv. Motional wird autonome Fahrzeuge für die Liefer- und Servicedienste von Uber bereitstellen.
Lyft, das zweitgrößte Mitfahrunternehmen nach Uber, ist in den USA und Kanada tätig. Lyft verfügte wie Uber über eine autonome Abteilung, und 2016 prognostizierte Lyft-Mitbegründer John Zimmer, dass bis 2021 die Mehrheit der Fahrten in seinem Netzwerk von selbstfahrenden Fahrzeugen durchgeführt werden würden (und bis 2025 der Besitz privater Autos „völlig aufhören“ würde). ). Dies geschah jedoch nicht. Daher verkaufte Lyft bis Ende 2021 auch seine Sparte für selbstfahrende Autos an Toyota.
Im Jahr 2022 werde die Technologie den Fahrer nicht ersetzen, zumindest nicht in den nächsten zehn Jahren, sagte Zimmer. Im August 2022 ging Lyft jedoch eine Partnerschaft mit Motional ein, um Robotertaxis in Las Vegas und Los Angeles auf den Markt zu bringen.
Telsa ist weltweit führend im Verkauf von batterieelektrischen Fahrzeugen. Ziel ist auch der Verkauf vollautomatisierter Fahrzeuge. Bis Ende 2022 wurden in den USA jedoch keine Fahrzeuge der Stufen 3, 4 oder 5 verkauft.
Was Telsa anbietet, ist ein völlig autonomes Steuerungssystem für 15 US-Dollar. Käufer erkennen an, dass sie eine Beta-Version kaufen und übernehmen das gesamte Risiko. Telsa ist nicht für Systemausfälle verantwortlich.
Im Februar 2023 hat die National Road Safety Administration enthüllt: “Betaversion einer vollständig autonomen Software, die es einem Fahrzeug ermöglicht, Geschwindigkeitsbegrenzungen zu überschreiten oder auf illegale oder unvorhersehbare Weise durch Kreuzungen zu fahren, erhöht das Unfallrisiko". Dies führte dazu, dass Tesla 362 Fahrzeuge wegen eines Software-Updates zurückrief.
Ein weiterer Rückschlag für den Verkauf selbstfahrender Fahrzeuge war die Ankündigung im Oktober 2022, dass Ford und VW beschlossen, die Finanzierung des selbstfahrenden Technologieunternehmens Argo AI einzustellen, was zu dessen Schließung führte. Sowohl Ford als auch VW haben beschlossen, ihren Fokus von der Automatisierungsstufe 4 auf die Stufen 2 und 3 zu verlagern.
Was erwartet uns?
Obwohl die aktuellen Tests recht vielversprechend sind, gehen viele Experten davon aus, dass es Jahrzehnte dauern wird, bis selbstfahrende Autos zum Mainstream werden und zum Kauf angeboten werden. Andererseits besteht Tesla-Besitzer Elon Musk darauf, dass selbstfahrende Autos in naher Zukunft der Öffentlichkeit zugänglich sein werden. In der Zwischenzeit werden von Menschen gesteuerte Fahrzeuge weiterhin autonome Fahrfunktionen erhalten, wie z. B. das Navigieren an Ampeln, Kreuzungen und im Stadtverkehr ohne menschliches Zutun.
Obwohl es noch viele Jahre dauern wird, prognostizieren Experten, dass fahrerlose Autos irgendwann zum weltweit dominierenden Transportmittel werden und die Zahl der menschlichen Fahrer deutlich zurückgehen wird. Obwohl wir nicht genau wissen, wann es soweit sein wird, besteht kein Zweifel daran, dass selbstfahrende Autos unsere Zukunft sind. Experten sind sich einig, dass dies Realität werden wird, sie geben jedoch keine Prognosen über den Zeitpunkt ab.
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