Prof. Dr. Anestis Terzis leitet das Institut für Kommunikationstechnik an der Technischen Hochschule Ulm. Sein Job: er kümmert sich um die Zukunft des Fahrens. Während wir einfach nur immer bequemer von A nach B kommen wollen, ist es seine Aufgabe, genau daran zu forschen. Ganz hoch im Kurs steht bei ihm das autonome Fahren. Und das ist wesentlich komplizierter, als es sich anhört. Wir haben ihm ein paar Fragen gestellt.
Vielen Dank an die Volksbank Ulm Biberach eG für das Sponsoring der Interviewreihe.
Ulmer Spickzettel: Herr Prof. Dr. Terzis, bevor wir gleich zur Sache kommen, erlauben Sie uns eine sehr wichtige Frage vorab: Was gefällt Ihnen an Ulm besonders?
Terzis: Ulm ist eine tolle Stadt mit tollen Menschen. Meine „Lieblingsecken“ sind im Sommer das Fischerviertel und die Donau. Die Stadt ist auch als Wirtschaftsregion sehr attraktiv und bietet hochwertige Arbeitsplätze im wissenschaftlichen und technischen Sektor. Ulm ist auch sehr gut gelegen, man ist sehr schnell in den Bergen oder am Bodensee – das ist für mich Lebensqualität.
Was unternehmen Sie, wenn Sie Ihren Kopf frei bekommen möchten?
Ich spiele sehr gerne Basketball oder lese ein gutes Buch. Um den Kopf so richtig frei zu bekommen, fahre ich am liebsten mit dem Motorboot raus aufs Wasser und genieße dort die Ruhe und den Ausblick. Der Bodensee eignet sich hierfür mit der Alpenkulisse ganz besonders.
Wie sind Sie selbst zum Thema autonomes Fahren gekommen?
Ich habe mehrere Jahre in Forschung und Entwicklung bei einem der größten Automobilhersteller auf dem Gebiet der Fahrerassistenzsysteme und der dafür nötigen Standardisierung gearbeitet. Über die Übertragung und Verarbeitung auf Chip-Ebene von digitalen Kamera-Signalen kam ich zur Vernetzung von Steuergeräten mit Sensoren und deren Architektur – das sind zentrale Säulen für das autonome Fahren. In unserem Studiengang „Elektrotechnik und Informationstechnik“ bin ich verantwortlich für den Schwerpunkt der Fahrzeugsysteme und auch für die Vorlesung Autonomes Fahren.
Was halten Sie von der Firma Tesla?
Was diese Firma seit der Gründung in den letzten Jahren erreicht hat, finde ich beeindruckend. Aus Sicht der eingesetzten Technologie gibt es Besonderheiten. Für die Verarbeitung der Funktionen des autonomen Fahrens setzt Tesla beispielsweise bereits jetzt auf einen eigenentwickelten Chip Namens „Full Self-Driving Chip“. Diese leistungsoptimierten Chips beinhalten Beschleuniger, die speziell für den Betrieb neuronaler Netze entwickelt wurden und redundante Strukturen für die Sicherheit enthalten. Ein anderer Aspekt ist die Erweiterbarkeit der Funktionen des Fahrzeugs. Die Fahrzeuge von Tesla werden beispielsweise regelmäßig mit “Over-the-Air”-Software-Updates aktualisiert und sogar der Funktionsumfang erweitert – das kannte man früher nur von Geräten wie Smartphones. Das sind in meinen Augen wettbewerbsdifferenzierende Merkmale.
Für wie bedeutend schätzen Sie das Thema autonomes Fahren in naher und ferner Zukunft ein?
In der Automobilentwicklung ist es neben der Vernetzung und Digitalisierung das zentrale Themenfeld – nicht erst für die Zukunft, sondern bereits für heute. Aber lassen Sie uns beim Begriff autonomes Fahren beginnen, da dieser differenziert verwendet wird. Es werden verschiedene Stufen an Automatisierung unterschieden. Beginnend beim sogenannten Level 0, ohne jegliche Automation, reicht die Skala über assistiertes Fahren, zu Teil- und Bedingungsautomatisierung und erreicht in den höchsten Stufen, Level 4 und 5, entsprechend die Hochautomatisierung und Vollautomatisierung. Die ersten Stufen sind bereits heute als Serienfahrzeuge erhältlich und im Einsatz – über die letzten Jahre konnte die Verkehrssicherheit dadurch erhöht werden. Jede einzelne dieser Stufen hat dabei eine eigene Bedeutung und die Übergänge finden derzeit evolutionär statt. Die Bedeutung für die Zukunft ist enorm. Man erhofft sich von hochautomatisierter intelligenter Mobilität eine effizientere Nutzung der Flächen und Straßen in Städten, neuartige Geschäftsmodelle, für die Insassen mehr Zeit für andere Aufgaben und ein Höchstmaß an Verkehrssicherheit.
Welche Hürden müssen bis zur serienmäßigen „Nutzung“ des autonomen Fahrens genommen werden?
Wir benötigen länderübergreifend vergleichbare rechtliche Rahmenbedingungen und eine vergleichbare technische Infrastruktur. Auch dahinter stehen evolutionäre Prozesse, die eine gewisse Zeit benötigen. Bei der serienmäßigen Nutzung wird es aus meiner Sicht für die höheren Automatisierungsstufen verschiedene Einführungs-Szenarien geben. Neben beispielsweise ersten Park-Szenarien für PKW, sehe ich Fahrzeuge wie Shuttlebusse, die auch auf abgegrenzten Bereichen und damit unter besonders gut kontrollierbaren Bedingungen funktionieren, als wahrscheinliche Anwendung. Hierfür sind abgegrenzte Bereiche mit entsprechender Infrastruktur, wie z.B. zusätzlicher Sensorik und standardisierter Schnittstellen, nötig.
Für Nutzfahrzeuge sehe ich das „Hub to Hub“-Szenario als eine vielversprechende Entwicklung. Dabei fahren automatisierte LKW über weite Strecken bis zu Logistik- Knotenpunkten – auf Autobahnen hat man beispielsweise beherrschbarere Bedingungen als im Zentrum einer Megastadt. Den letzten kürzeren Abschnitt, und aus Sicht der Automatisierung auch die schwierigste Teilstrecke, übernehmen wieder konventionell bemannte Fahrzeuge. Um allerdings großflächig und für alle denkbaren Szenarien von einer serienmäßigen Nutzung auf Level 5 zu sprechen, sind wir noch weit entfernt und die Hürden sind groß.
Was ist die größte Herausforderung?
Die Herausforderungen sind sehr vielfältig und haben auch eine ethische, gesellschaftliche, rechtliche, ökonomische und vor allem technologische Dimension.
In der Übergangsphase werden wir vor allem Ballungsräume mit Mischverkehr als große Herausforderung haben. Bei hochautomatisierten Fahrzeugen ist auch die Rückübergabe der Verantwortung, z.B. in kritischen Fahrsituationen, an den Fahrer bzw. die Fahrerin eine große Herausforderung aus zeitlicher Sicht.
Aus technischer Sicht handelt es sich um ein interdisziplinäres Thema, welches Expertise aus Informatik, Robotik, Elektrotechnik und klassischer Fahrzeugtechnik als Systemansatz vereint benötigt. Meine Hauptexpertise liegt in den elektrotechnischen Aspekten dieses Themas und hier bei der für die Verarbeitung der Signale benötigten Hardware und deren Architektur. Die für die Umgebungserfassung benötigten Sensoren müssen unter verschiedenen Witterungsbedingungen funktionieren. Mittels künstlicher Intelligenz (KI) werden die Erkennungsalgorithmen zwar immer leistungsfähiger, die Adaption auf neue und unbekannte Situationen ist eine große Herausforderung.
Die Hardware muss Funktionen für Erkennung, Klassifikation, Streckenführung, Kommunikation und Fusion gleichzeitig, und aus Sicherheitsgründen auch redundant, prozessieren – die dafür nötige Rechenleistung ist enorm.
Welchen Teil leistet die THU in diesem Bereich, bzw. wie forscht die THU alleine oder in einem Verbund?
Ich möchte hier auf die Aktivitäten am Institut für Kommunikationstechnik (IKT) genauer eingehen. Wir befassen uns in Lehre und Forschung mit den Gebieten Elektronik und Digitaltechnik, Mikroelektronik, Nachrichtentechnik und Kommunikationstechnik, Hochfrequenztechnik, Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) sowie digitale Medien. Für die genannten Gebiete haben wir eine umfangreiche Labor-Infrastruktur mit entsprechender Messtechnik.
Als Technologieträger für das autonome Fahren setzen wir am IKT auf elektrisch angetriebene Modellfahrzeuge. Unsere Studentinnen und Studenten haben damit eine realistische Plattform um autonome Fahrfunktionen zu implementieren und zu untersuchen. Wir setzen insbesondere bei den Sensoren und Verarbeitungsbausteinen auf Komponenten mit entsprechender Qualifizierung für den automobilen Einsatz. Neben digitalen Kameras für die Ermöglichung einer 360° Umfelderfassung, kommen verschiedene Sensoren und Aktoren zum Einsatz. Wir setzen moderne Entwicklungsumgebungen ein und entwickeln die Software und die Hardware einschließlich App-Varianten für Smartphones bzw. Tablets. Als zukünftige Hochleistungs-Verarbeitungsarchitektur, die auch für die Verarbeitung von Funktionen für das autonome Fahren genutzt werden kann, untersuchen wir derzeit auch hybride Architekturen. Diese Architekturen arbeiten auf Basis von FPGAs (das sind programmierbare digitale Bausteine als Chip integriert) und enthalten eine Funkanbindung zu Cloud- bzw. Edge-Verarbeitungseinheiten außerhalb des Fahrzeugs in der Infrastruktur.
Beim Chip-Entwurf arbeiten wir in Kooperation mit weiteren Hochschulen in der Multi Projekt Chip – Gruppe (MPC-Gruppe). Diese Gruppe ist eine Kooperation, an der sich rund 30 Professuren von 13 Baden-Württembergischen Hochschulen für Angewandte Wissenschaften beteiligen. Eine Hauptaufgabe der MPC-Gruppe ist es, den Hochschulen den Zugang zu Design- und Software Tools für Mikroelektronik- und ASIC-Entwurf (ASIC = Application Specific Integrated Circuits) sowie der Fertigung von ASIC-Prototypen zu ermöglichen.
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