14. Januar 2022
Start frei für DLR-Institut Systems Engineering für zukünftige Mobilität

Wie wird au­to­no­mes Fah­ren ver­trau­ens­wür­dig und zu­las­sungs­fä­hig?

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Zukunft der Mobilität: automatisiertes und vernetztes Fahren
Zu­kunft der Mo­bi­li­tät: au­to­ma­ti­sier­tes und ver­netz­tes Fah­ren
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Zukunft der Mobilität: automatisiertes und vernetztes Fahren

Der in­ter­dis­zi­pli­näre An­satz Sys­tems En­gi­nee­ring bringt für hoch­au­to­ma­ti­sier­tes und au­to­no­mes Fah­ren hoch­kom­ple­xe Sys­te­me zu­sam­men, wie z.B. ma­schi­nel­les Ler­nen, künst­li­che In­tel­li­genz und große Da­ten­men­gen.
  • Komplexe IT-Systeme spielen eine entscheidende Rolle für das hochautomatisierte und autonome Fahren.
  • Das neue DLR-Institut Systems Engineering für zukünftige Mobilität in Oldenburg erforscht die Vertrauenswürdigkeit dieser Systeme.
  • Sie spielt eine wichtige Rolle bei der Zulassung und der gesellschaftlichen Akzeptanz autonomer Fahrzeuge.
  • Im Fokus stehen Einsatzmöglichkeiten von autonomen Systemen im Straßen-, Schienen- und Schiffsverkehr.
  • Schwerpunkte: Verkehr, Digitalisierung, intelligente Mobilität

Hochautomatisiertes und autonomes Fahren rücken immer näher. Die Technologie verspricht, unsere Mobilität sicherer, effizienter und komfortabler zu machen. IT-Systeme spielen dabei eine entscheidende Rolle: Sie steuern und vernetzen die Fahrzeuge untereinander und mit der Infrastruktur. Diese sehr komplexen Systeme stehen im Mittelpunkt der Forschungsarbeiten des Instituts Systems Engineering für zukünftige Mobilität des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR). Das neue DLR-Institut hat seinen Sitz im niedersächsischen Oldenburg. Es ist eine Ausgründung des Forschungsbereichs „Verkehr“ des Informatikinstituts OFFIS und baut auf 25 Jahre Informatikforschung auf. Die mehr als 100 Mitarbeitenden haben nun in der DLR-Verkehrsforschung eine neue wissenschaftliche Heimat gefunden. Im Interview gibt Institutsdirektor Prof. Axel Hahn einen Einblick in die Themen, Schwerpunkte und Ziele seines Instituts.

Was verbirgt sich hinter dem Begriff „Systems Engineering“? Mit welchen Themen und Schwerpunkten beschäftigen Sie sich?

Prof. Axel Hahn: Wir erforschen die Vertrauenswürdigkeit hochautomatisierter und autonomer Systeme. Diese Systeme werden schon bald im Straßenverkehr zum Einsatz kommen genauso wie in Zügen und Schiffen. Hinter dem abstrakten Begriff „System“ stehen viele Komponente, welche die Verfahren des maschinellen Lernens und der künstlichen Intelligenz sowie riesige Datenmengen nutzen. Wir entwickeln Methoden, um diese komplexen Systeme zu testen und weiterzuentwickeln. Unsere Forschung ist elementar für die Sicherheit, Zulassung und Versicherbarkeit von hochautomatisierten und autonomen Verkehrsmitteln. Außerdem ist sie wichtig, um das Vertrauen und die Akzeptanz der Menschen gegenüber diesen Technologien zu gewinnen.

Wie sieht das in der Praxis aus? Mit wem arbeiten Sie zusammen?

Hahn: Kurz gefasst helfen wir Unternehmen, Testeinrichtungen und Zulassungsbehörden, ihre Systeme für das hochautomatisierte und autonome Fahren sicherer zu machen und zuzulassen. Das ist ein hochaktuelles und in der Industrie sehr gefragtes Thema. Wir sind mittendrin im Geschehen und der Entwicklung: Kein komplexes System kann alle Anwendungskontexte vorhersagen und muss aus diesem Grund kontinuierlich verbessert werden. Im Betrieb sammelt das System permanent neue Daten und wertet sie aus. So lernen sowohl die Entwicklerinnen und Entwickler als auch das System selbst dazu, während es sich ständig verbessert. Mit unseren Methoden und Werkzeugen wollen wir diesen kontinuierlichen Prozess unterstützen: Wir können prüfen, ob Software und Gesamtsystem richtig funktionieren und praxistauglich sind. Dadurch ermöglichen wir also eine umfassende Qualitätssicherung.

Bereits vor der Integration ins DLR haben wir eng mit vielen Instituten des DLR zusammengearbeitet, vorwiegend aus dem Bereich der Verkehrsforschung. Diese Kooperation intensivieren wir jetzt mit gemeinsamen Projekten und Vorhaben. Mit dem Testfeld Niedersachsen des DLR profitieren wir von einer europaweit einmaligen Infrastruktur für das hochautomatisiere und vernetzte Fahren auf der Straße. Simulation und Praxis arbeiten hier bereits Hand in Hand. Mit dem neuen Institut verfügt das DLR nun auch über ein maritimes Testfeld namens eMIR. Die Abkürzung steht für eMaritime Integrated Reference Platform. Auch dieses Testfeld entwickelt wir in Kooperation mit den anderen Instituten nun weiter.

Sind die Herausforderungen bei allen Verkehrsträgern gleich oder unterscheiden sie sich?

Hahn: Egal ob Straße, Schiene oder Wasser – und natürlich auch die Luftfahrt – wir können viel voneinander lernen, wenn es um hochautomatisierte und autonome Systeme für die unterschiedlichen Verkehrsträger geht. Es gibt viele Gemeinsamkeiten, die es zu untersuchen lohnt. Dass wir das nun gemeinsam mit anderen DLR-Instituten und auf so breiter Basis in Angriff nehmen können, ist eine große Chance und ein Alleinstellungsmerkmal des DLR. Die unterschiedlichen Verkehrsträger haben aber auch ihre ganz spezifischen Eigenheiten. Ein paar Beispiele: Beim Bahnverkehr ist die Umgebung definiert und vor Einflüssen recht gut geschützt – mit Zügen, Schienen, Tunnel, Signalen und festen Haltepunkten. Im Straßenverkehr haben wir zahlreichere und unterschiedliche Akteure. Die Menschen sind nicht nur in Autos, Bussen und Lkw, sondern auch zu Fuß, mit dem Rad oder neuerdings mit E-Scootern unterwegs. Die Abläufe sind sehr flexibel, spontan und leider nicht selten auch entgegen der Verkehrsordnung. Die Reaktionszeiten müssen auf der Straße entsprechend kurz sein. In der Schifffahrt hat man dagegen oft länger Zeit, Entscheidungen zu treffen. Diese Zeit braucht man allerdings, weil man weiter vorausdenken muss. Das gilt für den Menschen genauso wie für die im Institut betrachteten Assistenzsysteme.

Welche Themen und Projekte machen das Institut und seine Arbeit einzigartig?

Hahn: Unter dem Begriff „Autonomik“ wollen wir eine neue wissenschaftliche Leitdisziplin etablieren. Im Zentrum stehen ein ganzheitlicher Blick auf die Entwicklung und Nutzung von technisch und gesellschaftlich vertrauenswürdigen autonomen Systemen und die Weiterentwicklung des Systems Engineering um neue Methoden und Verfahren. Unser Ziel ist es, von anderen wissenschaftlichen Disziplinen zu lernen. Die Kognitionsforschung kann uns beispielsweise Einblicke geben, wie Menschen Entscheidungen treffen. Rechtswissenschaften und Soziologie helfen uns, die juristischen Voraussetzungen, soziale Bedürfnisse und Erwartungen an autonome Mobilität besser zu verstehen. In diesem Kontext erstellen wir beispielsweise gemeinsam mit anderen DLR-Instituten ein Computermodell des menschlichen Verhaltens im Verkehr. Es soll das menschliche Denken und Handeln inklusive seiner Fehler abbilden. Das kann uns einen entscheidenden Schritt voranbringen, große komplexe Systeme für die autonome Mobilität in Zukunft besser zu entwickeln, zu testen und zu beherrschen.

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