Bildverarbeitung und neuronale Netze Augen für das autonome Fahren

Autonomes Fahren über KI-basierte Bildverarbeitung.
Autonomes Fahren über KI-basierte Bildverarbeitung.

In den 90er-Jahren wurde ein vielversprechendes Projekt zum autonomen Fahren wegen mangelnder Akzeptanz eingestellt. Auch die aktuellen Bestrebungen stehen vor der Hürde, wobei die Vorzeichen besser stehen. Technisch werden die nächsten Autonomiestufen über KI-basierte Bildverarbeitung umgesetzt.

Die Automobilindustrie befindet sich inmitten eines massiven Wandels. Aufgrund des sich beschleunigenden technischen Fortschritts werden die nächsten zehn Jahre mehr Veränderungen als die letzten 50 Jahre mit sich bringen. Eine der größten Neuerungen ist der Übergang zu halbautonomen und autonomen Fahrzeugen, auch selbstfahrende Autos genannt. Die Ausmaße dieses Wandels sind noch nicht vorhersagbar. Beinahe überall wird aber darüber spekuliert, ob selbstfahrende Autos die bahnbrechendste Errungenschaft in der Automobilindustrie sein werden oder einfach nur ein wichtiger Meilenstein in der laufenden Weiterentwicklung des Automobils.

Der Weg zum selbstfahrenden Auto erfolgt schrittweise mit jeweils verschiedenen Etappen und Entwicklungszielen. Derzeit sieht die Roadmap im Jahr 2021 die Umsetzung des automatisierten Fahrens vor und im Jahr 2025 schließlich das vollautomatisierte Auto.

Warum brauchen wir selbstfahrende Autos?

Die interessantere Frage ist: Warum wird der Übergang zu selbstfahrenden Autos überhaupt angestrebt? Dafür gibt es zahlreiche Gründe: Aus Sicht des Autors zählen zu den wichtigsten der zunehmende Verkehr, immer mehr Staus, die Urbanisierung, die Forderung, die Zahl der Verkehrstoten und die damit verbundenen Kosten zu senken, die zunehmende Umweltverschmutzung und die wechselnden Besitzverhältnisse. Diese Aspekte werden im Folgenden näher diskutiert, um anschließend die Bildverarbeitung in diesen Kontext einzuordnen.

Zunehmender Verkehr und mehr Staus

Staus sind ein erheblicher Faktor, der zu hohen wirtschaftlichen Schäden führt. Allein in den USA verbringen die Menschen über 43 Stunden pro Jahr im Stau – Zeit, die sicherlich besser investiert werden könnte. In Los Angeles liegt die Zahl nach einer Inrix-Studie aus dem Jahr 2016 sogar bei 104 Stunden.

Eine Übersicht für ausgewählte Städte weltweit zeigt Tabelle 1. In vielen Großstädten sinkt die durchschnittliche Fahrgeschwindigkeit stetig. In einigen Städten liegt sie sogar unter dem Wert, der vor hundert Jahren mit Pferdewagen erzielt wurde (siehe auch Bild 1).

Forschungsergebnisse zeigen auf, dass 30 Prozent der städtischen Fahrten rein für die Parkplatzsuche aufgewendet werden. Das ist ein weiterer Vorgang, der durch Technik optimiert werden kann, indem das fahrerlose Auto ihn übernimmt. Die selbstfahrenden Autos von morgen könnten die Passagiere absetzen und dann neue Passagiere aufnehmen, was die Anzahl der Fahrzeuge auf den Straßen und die Zahl erforderlicher Parkplätze verringern würde.

Verkehrstote

Heutzutage zählen wir rund 1,2 Millionen Verkehrstote weltweit. Je nach Land können die Einsatzkosten nach Verkehrsunfällen 2 bis 10 Prozent des Bruttoinlandsprodukts (BIP) betragen. Die EU hat sich zum Ziel gesetzt, die Zahl der Verkehrstoten in Europa bis zum Jahr 2025 um die Hälfte zu senken. Dies wirkt sich positiv auf das BIP aus und ermöglicht es, mehr in die Modernisierung von Straßennetzen und die Installation intelligenter Infrastrukturen zu investieren. Untersuchungen der Boston Consulting Group legen nahe, dass fortschrittliche Fahrerassistenzsysteme (ADAS, Advanced Driver Assistance Systems) in den USA Tausende von Leben retten und etwa 251 Mrd. US-Dollar an Kosten pro Jahr einsparen könnten – wenn ADAS häufiger in Fahrzeuge integriert würden.

Luftverschmutzung

Luftverschmutzung zählt mittlerweile zu den häufigsten Todesursachen weltweit, vor allem in wirtschaftlich schwachen Ländern. Beim Blick auf Städte wie Peking, Shanghai und Delhi wird klar, dass zur Begrenzung der Luftverschmutzung nur sehr weitreichende Maßnahmen wirklich greifen. Beispielsweise muss über ein Verbot des Automobilgebrauchs etwa an ungeraden Tagen nachgedacht werden oder an das Vorantreiben der Verschrottung älterer und weniger effizienter Fahrzeuge durch Zahlungsanreize. Dieselfahrzeuge werden aufgrund ihres hohen Partikelausstoßes, der zu Atemproblemen beitragen kann, und vor dem Hintergrund der zahlreichen Skandale skeptisch betrachtet. Infolgedessen setzt China vor allem auf die Elektrifizierung von Fahrzeugen, um Kontrolle über die innerstädtische Verschmutzung zu erhalten.

Ein Bericht der Intelligent Transportation Society of America geht davon aus, dass mit autonomen und vernetzten Fahrzeugen in den nächsten zehn Jahren jährlich eine Verringerung des Ölverbrauchs um 2 bis 4 Prozent und ein entsprechend geringerer Ausstoß von Treibhausgasen erzielt werden kann, da im Automobilmarkt zunehmend neue Techniken zum Einsatz kommen. Die einzige Möglichkeit, den Kohlenstoffgehalt im Straßenverkehr zu verringern, ist der Übergang auf kohlenstoffarme Brennstoffe oder vollständig batteriebetriebene Fahrzeuge. Bis es dazu kommt, können autonome und vernetzte Autos dafür sorgen, dass sich der Grad der Luftverschmutzung verringert.

Besitzverhältnisse

Immer weniger Großstädter besitzen ein eigenes Fahrzeug. Dieser Trend gilt sehr allgemein, abgesehen von einigen Schwellenländern. Eine Analyse der Fahrzeugnutzung zeigt, dass das Auto meist nur weniger als eine Stunde pro Tag verwendet wird. Das sind 23 Stunden, die für die Versicherung, Abschreibung und laufenden Kosten auf der Straße, in der Garage oder auf dem Büroparkplatz mit einfließen. Neue Unternehmen wie Uber, BlaBlaCar und Lyft finden sich daher am Markt, die je nach Fahrtstrecke abrechnen. Solche Angebote lassen den Besitz eines Autos teuer erscheinen.

Alle diese Punkte werden auch auf Regierungsebene besprochen. Durch selbstfahrende Autos ließen sich dafür tragfähige Lösungen finden.