Autotechnik

Das selbstfahrende Auto – jetzt wird es flügge. Ein 212 Kilometer langes Wüstenrennen in Nevada/USA hat erstmals bewiesen, dass unbemannte Fahrzeuge völlig autonom ihr Ziel finden – gesteuert von modernster Elektronik und komplexer Software. Das Konzept des intelligenten Autos soll nächstes Jahr im Straßenverkehr getestet werden. Wenn es sich auch hier bewährt, ist der Weg in die Serie nicht mehr weit: Das Auto der Zukunft wird uns vollautomatisch kutschieren – wir geben nur noch Start und Ziel ein.

Zu den Stars, die Hollywood hervorgebracht hat, gehören auch seine Traumautos. Etwa James Bonds legendärer Aston Martin, der gerade für 2,1 Millionen Dollar an einen Schweizer Enthusiasten verkauft wurde. Oder sein nachtschwarzer Firebird namens Nightrider – sprechendes Kampfmonster und treuer Freund zugleich. Unvergessen auch der Beetle Herbie in »Ein toller Käfer«: Er zeigte Gefühl und brachte die Zuschauer abwechselnd zum Lachen und Weinen.

Einen Alleinvertretungsanspruch in Sachen Traumautos hat Hollywood aber nicht mehr: Die entstehen auch in der Wirklichkeit – nur eine Flugstunde von den Filmstudios entfernt, im nordkalifornischen Palo Alto. Hier entwickeln die Ingenieure des Institute for Artificial Intelligence (künstliche Intelligenz) der renommierten Stanford-Universität die superintelligenten Autos der Zukunft – und von denen können selbst Hollywood-Regisseure nur träumen. Äußerlich unterscheiden sie sich zwar kaum von Serienfahrzeugen – aber innen sind sie voll gestopft mit buchstäblich allem, was die Elektronik heute hergibt. Sie soll möglich machen, was bisher unmöglich schien: das selbstfahrende Auto, das sein Ziel ohne Einwirkung des Fahrers findet. Das Traumauto von morgen – ein Roboter, der den Unsicherheitsfaktor Mensch minimiert. Denn darum geht es: um unfallfreies Fahren.

Einer dieser Roboter auf Pneus heißt »Stanley« – ursprünglich ein ganz normaler VW-Touareg, aufgerüstet im Thinktank von Professor Sebastian Thrun, dem Leiter des Instituts in Palo Alto. Der Software-Guru hat Stanley mit komplizierten Computerbefehlen Geist eingehaucht. Der Robo kann sich jetzt vollkommen autonom durch die Welt bewegen – er rollt dorthin, wohin ihn Thrun und sein Team schicken. Das renommierte Hightech-Magazin »Wired«, Sprachrohr der Futurologen, hat ihn jüngst wortreich geadelt – als »die Nummer 1« in der Welt intelligenter und selbstständiger Maschinen. Man sieht es ihm nicht an – nur ein paar seltsame aufs Dach geschraubte Geräte weisen darauf hin, dass Stanley mehr ist als ein schicker Geländewagen aus der Serie.

Was in ihm steckt, stellte er im Oktober 2005 unter Beweis: bei der zweiten »DARPA-Robot-Challenge«, einem Wüstenrennen in Nevada, veranstaltet von der Defense Advance Research Projects Agency (DARPA). Der Forschungsableger des US-Verteidigungsministeriums wollte herausfinden, welches das bisher leistungsfähigste Roboterauto ist – und Stanley machte das Rennen. Ohne Fahrer, nur von der Elektronik gesteuert, legte er den 212-Kilometer-Parcours über staubige Pisten und Schwindel erregende Passstraßen in knapp sieben Stunden zurück – mit elf Minuten Vorsprung vor der Konkurrenz. Seine stärksten Widersacher, den favorisierten Red-Hummer »Sandstorm« und den »Highlander« der Carnegie-Mellon-Universität, verwies er auf die Plätze zwei und drei. Insgesamt bewältigten nur vier der gestarteten 23 Roboter die Strecke innerhalb des Zehn-Stunden-Limits.

Über den Sieg kam auf beiden Seiten des Atlantiks große Freude auf – in Palo Alto ebenso wie in Wolfsburg. Denn der souveräne Erfolg bedeutet für die Universität Stanford und für VW Anerkennung und Ruhm – und Ermunterung, das Robo-Konzept weiter zu verfolgen. Dabei werden auch die zwei Millionen Dollar Siegprämie hilfreich sein, die die DARPA für den Schnells-ten ausgelobt hatte. Zwei Millionen – das war glatt doppelt so viel, wie die Behörde bei der ersten DARPA-Robot-Challenge 2003 in Aussicht gestellt hatte. Das Geld kam damals aber gar nicht zur Auszahlung, denn die Veranstaltung entpuppte sich schnell als Flop: Sie musste abgebrochen werden, weil kein Teilnehmer mehr als elf Kilometer auf dem 290 Kilometer langen Kurs schaffte. Mit dem eingesparten Geld verdoppelte die DARPA die Siegprämie für das zweite Wüstenrennen im Oktober 2005 – als Anreiz für die teilnehmenden Firmen und Universitäten, ihre Konzepte für selbstfahrende Autos zu überarbeiten und zu verbessern.

Vom Roboterauto profitiert auch das Militär

Die Behörde, der wir übrigens das Arpanet (Vorläufer des Internets) und das satellitengestützte Navigationssystem GPS verdanken, verfolgt mit ihrem Engagement fürs Roboterauto allerdings nicht das Ziel der Verkehrssicherheit. Sie führt einen Auftrag aus, den der amerikanische Kongress der Regierung erteilt hat: Sie solle bis zum Jahre 2015 Lösungen anbieten, wie die amerikanischen Versorgungskonvois in Krisengebieten und im Krieg
besser geschützt werden könnten – bei solchen Einsätzen sterben noch immer mehr GIs als während der Kampfhandlungen selbst. Lösen will die DARPA dieses Problem dadurch, dass künftig ein Drittel aller Militärfahrzeuge autonom fahren soll. Zum Beispiel könnten für die Versorgung der Truppen an der Front unbemannte Lastwagenkonvois eingesetzt werden. Die von der Behörde veranstalteten Wüstenrennen der Robos sollen die Entwicklung in diese Richtung anschieben.

Aber zurück zum zivilen Nutzen der selbstfahrenden Autos. Dass sie sich in der Wüste Arizonas zurechtfinden, haben die unbemannten Roboter bewiesen. Jetzt müssen sie unter Beweis stellen, dass sie das Gleiche auch in der Stadt schaffen. Ein entsprechendes Rennen über öffentliche Straßen soll bereits nächstes Jahr stattfinden: die DARPA-Robot-Challenge 2007. Dann wird VW einen elektronisch aufgerüsteten Passat in das Labyrinth einer amerikanischen Großstadt schicken – gesteuert nur von der Software.

»Dieses Mal ist die Aufgabe ungleich schwerer«, sagt Carlo Rummel, Leiter des Electronic Research Lab (ERL) von Volkswagen in Palo Alto. Der Ingenieur und sein Projektleiter Sven Strohband haben sich die Arbeit mit den nur einen Steinwurf entfernten Spezialisten der Stanford-Universität geteilt: »Wir lieferten die Hardware, stellten den Wagen, organisierten die Computer, suchten einen Sponsor und investierten etwa eine halbe Million Dollar in das Projekt.« Den anderen Part haben Stanford-Professor Sebastian Thrun und sein Mitarbeiter Michael Montemerlo übernommen: Sie schreiben die rund hunderttausend Zeilen Software, die alle Aggregate vollautomatisch steuert.

Was die Aufgabe für den Robo-Passat so viel schwieriger macht als für Stanley, liegt auf der Hand: »Auf der Straße passiert viel mehr«, sagt Strohband. »Wir haben fließenden Verkehr um uns herum und müssen Ampeln und Verkehrszeichen beachten. Wir haben mit dem ständigen Wechsel von Licht und Schatten zu rechnen, mit tief stehender Sonne und blendenden Reflexen. Und ständig könnten Kinder auf die Straße springen.« Außerdem muss im tobenden Verkehrsgeschehen auf der Straße viel sanfter manövriert werden als in der Wüste. Abrupte Bewegungen der Lenkung, falsch eingeschlagene Kurven und unmotivierte Stopp- und Denkpausen des Roboters könnten schnell zum Crash führen. Stanley war so programmiert, dass er für ein paar flatternde Schmetterlinge gebremst hätte, um sie als »unidentified flying objects« passieren zu lassen und nicht mit ihnen zu kollidieren. Der Robo-Passat hingegen muss schon unterscheiden können, ob die Situation gefährlich und Bremsen unvermeidbar ist. Und schließlich: »Im Gelände hatten wir Platz«, sagt Rummel. »Es gab keinen Gegenverkehr, und Stanley konnte die volle Breite der Piste nutzen.« In der Stadt bleibt nur eine schmale Spur.

Die komplexen Anforderungen des Stadtverkehrs zu meistern ist keine geringe Herausforderung für die Software-Spezialisten der Stanford-Universität. Das elektronische Equipment des Test-Passat wird sich aber von dem des Stanley nicht wesentlich unterscheiden – auch der Wüstenroboter nutzte weitestgehend serienmäßige Fahr- und Lenkhilfen. In der Summe machten sie das Fahrzeug autonom.

Zur Ausstattung gehören ABS, ESP, das elektrische Gaspedal und »Hill Descent«, eine elektronisch überwachte Bremse, die beim Bergabfahren verhindert, dass der Wagen immer schneller wird. Der Passat wird im Gegensatz zu Stanley auch über eine elektrische, fein dosierbare Lenkung verfügen. Das Abstandsradar hält bei Geschwindigkeiten bis zu 200 km/h immer einen gleich bleibenden Abstand zum voranfahrenden Wagen – bremst oder beschleunigt der Vordermann, tut der Roboter automatisch das Gleiche.

Klar ist auch, dass die Elektronik des Passat auf ein Navigationssystem zurückgreifen wird, in dem das komplette Straßennetz genauestens gespeichert ist. Erst jüngst haben VW und Google-Gründer Larry Page auf der Computermesse in Las Vegas angekündigt: Sie wollen ein Navigationssystem entwickeln, das herkömmliche Straßenkarten mit dreidimensionalen Satellitenbildern aus dem Suchdienst »Google Earth« kombiniert. Mit den empfangenen Satellitendaten aus der Vogelperspektive wird sich der Roboter autonom und sicher bewegen können.

Laser- und Radartechnik werden dem VW-Roboter melden, ob die Straße vor ihm frei ist. Da sind zum einen die fünf Lasersensoren (»LIDARs«) in der Stoßstange: Sie tasten den Bereich vor dem Fahrzeug auf einer Länge von 20 bis 25 Meter nach Hindernissen ab – das reicht zum Anfahren. Für größere Entfernungen sind die beiden Radarantennen zuständig: Sie haben zwar keine so gute Auflösung wie die LIDARs, können dafür aber bis zu 100 Meter weit schauen. Wenn auch sie »Go« sagen, kann der Passat sein Tempo bis auf maximal 60 km/h steigern.

Unterstützt werden beide Systeme durch die Videokamera auf dem Dach: Sie erfasst ebenfalls die Straße vor dem Wagen – inklusive Ampeln und Verkehrsschilder. Einmal pro Sekunde vergleicht die Elektronik das optische Bild mit den LIDAR-Daten und errechnet daraus die Fahrstrecke. Der Blick nach vorn allein aber reicht nicht. Weitere Sensoren nehmen die seitlichen Straßenränder ins Visier – damit der Wagen beispielsweise korrekt um die Kurve fährt und auf die Straße huschende Kinder rechtzeitig erkannt werden.

Im Herbst 2007 kann der Robo-Passat beim ersten Stadtrennen für unbemannte Fahrzeuge zeigen, wie sicher seine geballte Elektronik ihn durch die Straßen navigiert. Carlo Rummel von VW in Palo Alto plädiert dafür, dass auf dem noch auszuwählenden Parcours auch ein technisches Konzept ausprobiert wird, das viele Forscher bereits in der Schublade haben: Ampeln und Verkehrsschilder mit Funksendern. Sie könnten einer elekt-ronischen Erkennungshilfe im Auto beispielsweise melden, welches Licht die Ampel gerade zeigt. Rummel: »Warum sollen höchst aufwändige Videosysteme in Fahrzeugen versuchen, aus einer Flut von Bildern die Ampel zu detektieren und auch noch ihr Licht eindeutig zu bestimmen? Viel einfacher ist es doch, dass die Ampel dem Auto sagt, dass jetzt Rot ist und es anhalten soll.« Man darf gespannt sein, ob dieses System Realität wird.

Bis der unbemannte Passat reif für den Großstadtparcours ist, muss er noch viele Testmeilen auf dem meist abgesperrten VW-Gelände in Arizona zurücklegen. »Wenn an die 500 Meilen am Stück ohne Fehler geschafft sind«, sagt Strohband, »können wir daran denken, die neue Software für die DARPA-Robot-Challenge 2007 einzufrieren.« Damit das Rennen spannend wird und der größtmögliche technologische Nutzen dabei herausspringt, hat VW in Palo Alto die deutsche Konkurrenz vor Ort – BMW, Mercedes und Bosch – aufgefordert, sich ebenfalls daran zu beteiligen. Denn den Traum vom unfallfreien Fahren träumen alle – und Gemeinsamkeit über Firmengrenzen hinweg könnten helfen, ihn früher zu verwirklichen.

Dass er Realität wird, daran sind Zweifel schon heute nicht mehr zugelassen. Eines Tages werden wir es uns in Autos bequem machen, in deren Elektronik wir kaum mehr als den Start- und den Zielort einspeisen – den Rest macht der Wagen. Der Weg zur Vollautomatik in Serienfahrzeugen, das sagen auch die Experten, wird natürlich evolutionär über Zwischenstufen verlaufen: Erst werden die schon bekannten Fahrer-Assistenzsysteme immer mehr Aufgaben erledigen, den Fahrer entlasten und in diffizilen Situationen das Kommando übernehmen. Aber »in nicht allzu langer Zeit«, da ist sich Sebastian Thrun sicher, »werden Autos vollautomatisch fahren. Allein in den USA sterben heute pro Jahr an die 40000 Menschen auf der Straße – diese Zahl wird drastisch sinken«.

Das wäre ein Segen – aber schon jetzt nimmt die Fantasie kritische Fragen vorweg, die von eingefleischten Individualisten kommen werden: Wird man im selbstfahrenden Auto nicht zu seinem Glück gezwungen? Nicht ganz: Die Automatik soll abschaltbar sein.