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Autonomes Fahren: Jetzt kommt es auf die Technik an

Autonomes Fahren
Gesetz für autonomes Fahren ist da – jetzt kommt´s auf die Technik an

Mit einem Gesetz und einer ergänzenden Verordnung hat Deutschland den Weg für das autonome Fahren in klar definierten Bereichen bereitet. Eine Herausforderung stellt noch die Technologie dar – etwa die Absicherung der künstlichen Intelligenz. Institute wie das Fraunhofer IKS arbeiten an Lösungen.

» Markus Strehlitz, freier Journalist in Mannheim

Deutschland sei ganz klar Vorreiter in Europa, sagt Uta Klawitter, Leiterin zentraler Rechtsservice und Chefsyndika bei Audi in einem Interview auf der Website des Autobauers. Dabei spricht sie von dem Rechtsrahmen, der hierzulande für das autonome Fahren geschaffen wurde. Dass Deutschland ein Pionier ist, wenn es darum geht, neue technologische Entwicklungen in der Praxis zu nutzen, lässt sich nicht so oft sagen. Daher sind die gesetzlichen Bedingungen, die nun geschaffen wurden, umso erstaunlicher.

Seit Juni 2021 gilt ein Gesetz, welches das autonome Fahren auf Level vier (siehe Kasten) in definierten Betriebsbereichen möglich macht. Und im Mai hat eine Verordnung den Bundesrat passiert, die das Gesetz ergänzt. Diese konkretisiert den Rechtsrahmen zum autonomen Fahren, legt Verfahrensvorschriften sowie technische Anforderungen im Einzelnen fest und ermöglicht somit die Zulassung von Fahrzeugen mit autonomer Fahrfunktion.

Deutschland als Vorreiter mit Gesetz für autonomes Fahren

Für eine Genehmigung muss beim Kraftfahrtbundesamt eine Betriebserlaubnis für autonome Autos beantragt werden. Anschließend wird die Genehmigung eines oder mehrerer typgleicher Fahrzeuge für einen Betriebsbereich bei der zuständigen Behörde im jeweiligen Bundesland beantragt. Sind diese beiden Schritte erfolgreich absolviert, folgt die eigentliche Straßenzulassung.

Damit ist der Weg frei für das autonome Fahren in Anwendungen wie zum Beispiel der Personenbeförderung in Form eines People Movers auf einem Firmen- oder Messegelände sowie dem Transport von Gütern auf der letzten Meile.

Experten begrüßen daher das Gesetz und die dazugehörige Verordnung. „Deutschland schafft damit das erste nationale Gesetz weltweit für den Einsatz von fahrerlosen Fahrzeugen im öffentlichen Straßenverkehr im Regelbetrieb und örtlich begrenzt auf vorher festgelegten Betriebsbereichen“, sagt zum Beispiel Richard Goebelt, Bereichsleiter Fahrzeug und Mobilität beim TÜV-Verband. Mit Blick auf harmonisierte Märkte und Standards müsse das Gesetz jetzt eine Blaupause für die weitere Arbeit auf internationaler Ebene werden.

Software muss robuster werden

Laut Harry Wagner sind nun die Rahmenbedingungen geschaffen worden, einen großen Schritt nach vorne zu machen. Wagner, der Professor für intermodale Mobilität und KI an der Technischen Hochschule Ingolstadt ist, weist aber auch daraufhin, dass es noch einiges zu tun gibt. Die funktionale Sicherheit gewinne beim Level vier an Bedeutung. Denn im Gegensatz zu Level drei kann sich der Fahrer auf dieser Stufe vom Verkehr abwenden. Daher müssten Hard- und Software hinsichtlich Robustheit deutlich weiterentwickelt werden. Hier sicherzustellen, dass die Software-Funktionen fehlerfrei funktionieren, sei eine komplexe Aufgabe.

Auch Klawitter sieht in der Technologie selbst noch die größte Herausforderung. „Sie muss die hochautomatisierte Fahrfunktion reibungslos und vor allem sicher ermöglichen“. Denn nur dann werde die Technik auch von der Gesellschaft akzeptiert.

Eine wichtige Rolle, um dieses Vertrauen zu gewinnen, kommt dem allgemeinen Sicherheitskonzept zu, das der Hersteller eines Fahrzeugs vorlegen muss und das ein wichtiger Bestandteil der Verordnung ist. Dieses umfasst die Funktionen des Autos sowie die verwendete Informationstechnik. Ein zentraler Punkt ist dabei die Absicherung der künstlichen Intelligenz (KI), die zum Einsatz kommt. Mit ihrer Hilfe ist das Fahrzeug in der Lage, seine Umgebung wahrzunehmen und zu verstehen. Darauf basiert dann das Decision-Making – also wie die Fahrentscheidungen getroffen werden. Auch dabei hilft KI.

KI-Absicherung für autonomes Fahren als Herausforderung

Vor allem die Perzeption abzusichern – also die Erfassung und das Verständnis der Umwelt – sei eine Herausforderung, meint Josef Jiru, der am Fraunhofer-Institut für Kognitive Systeme IKS für das Business Development zuständig ist. Herkömmliche Software lässt sich durch Tests zuverlässig absichern. Bei einem KI-System ist dies jedoch nicht möglich. Ein solches kann zwar im Testfeld ein Bild immer korrekt analysieren. Im realen Einsatz kann es jedoch passieren, dass man ein anderes Ergebnis erhält – weil zum Beispiel nur ein kleines Rauschen in das Bild hineingekommen ist. Ein Problem bereitet dabei die viel diskutierte Black-Box-Eigenschaft der KI. Wie das System zu seiner Entscheidung gelangt ist, lässt sich dann nämlich nicht nachvollziehen. Und das erschwert die Absicherung der KI.

Es wird jedoch von vielen Seiten daran gearbeitet, diese Herausforderung zu bewältigen. Ein Ansatz, den etwa das Fraunhofer IKS verfolgt, ist die strukturierte Safety-Analyse. Dabei wird laut Jiru ein logisches Modell der Systemarchitektur erstellt, das Signalflüsse und deren Qualität sowie auch die Einschränkungen der Sensoren darstellt. Anschließend wird bewertet, wie kritisch die identifizierten Schwachstellen sind und welches Risiko von ihnen ausgeht. „Die Safety-Analyse untersucht dann, welche kritischen Situationen zu sicherheitsrelevanten Fehlern führen“, so Jiru.

Vergleich der Sensordaten

Der Experte berichtet außerdem von einem weiteren Ansatz, bei dem es um die intelligente Cross-Validierung von Sensordaten geht. Dabei werden die Daten eines Sensors mit den Daten anderer Sensoren verglichen, die jeweils unterschiedliche Schwachstellen haben – beispielsweise Frontkamera und Lidar-System. Auf diese Weise könnten sich die Sensoren quasi gegenseitig plausibilisieren, erklärt Jiru.

Auf technischer Seite steht also noch Arbeit an, um das autonome Fahren voranzubringen. Klawitter sieht daher Deutschland auf dem richtigen Weg. Der deutsche Gesetzgeber gehe Schritt für Schritt vor, um die möglichen Risiken zu minimieren. So ließe sich Vertrauen in die Technik aufbauen.


Fahren auf Stufe vier

Das autonome Fahren wird in fünf Stufen aufgeteilt – abhängig vom Grad der Automatisierung. Auf Stufe vier übernehmen Fahrzeuge alle Fahraufgaben selbständig. Sie können auch auf die Autobahn auffahren, blinken und überholen. Hier kann der Fahrer sogar während der Fahrt schlafen.

Der höchste Grad der Automatisierung liegt auf Stufe fünf vor: Der Passagier hat keine Fahraufgabe und auch keine Möglichkeit mehr, in die Fahrsituation einzugreifen. Das Fahrzeug bewältigt auch sehr komplexe Situationen wie das Überqueren einer Kreuzung autonom. Diese Fahrzeuge können auch ohne Passagiere fahren.


Josef Jiru ist am Fraunhofer-Institut für Kognitive Systeme IKS für das Business Development zuständig.
Bild: Fraunhofer IKS

„Die Verordnung schafft Rechtssicherheit“

Herr Jiru, wie beurteilen Sie die Verordnung, die das Gesetz zum autonomen Fahren auf Level vier in definierten Betriebsbereichen ergänzt?

Es ist sicherlich etwas, womit man gut arbeiten kann. Die Verordnung hat einige Punkte konkretisiert und schafft Rechtssicherheit. Vorher war unklar, was Hersteller sowie Halter genau tun müssen und wofür sie verantwortlich sind. Problematisch dürfte aber die Anforderung sein, dass alle 90 Tage eine Gesamtprüfung des Fahrzeugs notwendig ist. Für den Betreiber einer großen Flotte und für einen privaten Halter dürfte das sehr aufwendig und kostspielig werden.

Aber da in einem autonomen Auto sehr viel Software – inklusive KI – eingesetzt wird, die ständig aktualisiert wird, ist eine regelmäßige Überprüfung doch angebracht.

Ja, aber eine Prüfung von Updates muss ja ohnehin ständig erfolgen. Denn man kann nicht etwas aktualisieren und darauf hoffen, dass auch alle Komponenten, die darauf aufbauen oder davon abhängig sind, so funktionieren wie gedacht.

Das hört sich aber auch nach viel Aufwand an.

Eigentlich müsste zum Beispiel ein KI-System wieder komplett von einer Zulassungsbehörde abgenommen werden, wenn ein Update für eine bestimmte Funktion eingespielt wurde. Doch es gibt Möglichkeiten, einen solchen Prozess zu vereinfachen und zu beschleunigen. Wir arbeiten dazu bereits an entsprechenden Konzepten in verschiedenen Forschungsprojekten. Im Kern geht es darum, einmal zu versichern, dass die Architektur und bestehende Funktionen sicher sind. Dann muss nur die neue Funktion überprüft werden.

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