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Künstliche Intelligenz : 30.000.000.000.000 Rechenvorgänge in einer Sekunde

14 Zentimeter lang und 16 Zentimeter breit ist das „ZF Pro AI“, das einmal entscheiden wird, was heute noch ein Autofahrer entscheidet. Bild: ZF Friedrichshafen

Der deutsche Autozulieferer ZF macht Tempo mit einem künstlichen Gehirn. Das ist nicht nur für autonome Fahrzeuge gedacht.

          Der „People Mover“ sieht knuffig aus und kann ganz allein ein paar Personen transportieren – er tut also genau das, was künftig einmal ganz normal sein wird. Einen „Sicherheitsfahrer“ gibt es vorläufig noch, weil manche Passagiere dem schlauen Bus vielleicht nicht ganz trauen, zumal auf diesem autonomen Fahrzeug keines der bekannten Markenzeichen prangt. Hinter diesem revolutionär wirkenden Buskonzept steckt ZF, jener Autozulieferer vom Bodensee, der vor mehr als hundert Jahren als Zahnradfabrik gegründet und bis vor kurzem noch als Getriebehersteller tituliert wurde. Jetzt macht die ZF Friedrichshafen AG in Sachen autonomes Fahren mehr Tempo als alle anderen. Der „People Mover“ kommt nächstes Jahr als Testflotte, in zwei Jahren soll er bereit sein für die Straßenzulassung.

          Susanne Preuß

          Wirtschaftskorrespondentin in Stuttgart.

          Der schlaue Bus ist vielleicht das erste Serien-Fahrzeug, in dem das künstliche Gehirn stecken wird, das ZF künftig millionenfach produzieren will. Die Box „ZF Pro AI“, 14 mal 16 Zentimeter groß, ein Pfund schwer, wird künftig allein entscheiden können, was heute noch ein Autofahrer entscheidet: Bremsen oder beschleunigen, wenn ein Radfahrer von rechts kommt? Langsamer fahren, wenn es zu schneien beginnt? Die Fenster schließen, wenn der Fahrtwind zu laut wird? „Es gibt extrem viele Verkehrssituationen und damit Handlungsoptionen, die man unmöglich alle vorausdenken kann, um sie in Algorithmen zu berücksichtigen. Für die Erfassung und Interpretation sowie das Finden von Handlungsoptionen nutzen wir die künstliche Intelligenz“, erklärt Torsten Gollewski, der als Leiter der Vorentwicklung bei der ZF Friedrichshafen AG solche Zukunftsprojekte vorantreibt.

          „Das System lernt wie ein Mensch durch Erfahrung“

          ZF hat sich deshalb mit Nvidia zusammengetan, einem Unternehmen, das für seine leistungsfähigen Grafikkarten bekannt und im Bereich der künstlichen Intelligenz inzwischen etabliert ist. Der Xavier-Chip, den Nvidia im vorigen Herbst vorgestellt hat, schafft in jeder Sekunde 30 bis 35 Billionen Rechenoperationen. Diese Denkleistung ist nötig, um autonomes Fahren wirklich zu realisieren, auf dem sogenannten Level 4, also mit einem Fahrer, der nur in bestimmten Situationen vom System zum Eingreifen aufgefordert wird. Oder gar auf Level 5, einem Fahrbetrieb, bei dem der Mensch nur noch gebraucht wird, um das System zu starten und das Ziel zu nennen.

          Xavier ist ein besonders leistungsfähiges Chip-System, aber nichts Exklusives: Auch Bosch und Audi und Tesla und weitere Kooperationspartner von Nvidia arbeiten mit diesem Werkzeug, das schon mit grundlegenden Algorithmen ausgestattet ist, für die Nvidia die Erfahrung aus dem Computerspiele-Bereich mitbringt. Aber die Sache mit dem Straßenverkehr ist eben ein bisschen komplexer, oder wie Torsten Gollewski sagt: „Wenn ein Computerspiel einen Fehler hat, gibt es Kundenbeschwerden und dann ein Update. Im autonomen Verkehr haben wir diese Optionen nicht, denn wenn Personen zu Schaden kommen, hilft dann auch kein Software-Update mehr.“

          Umso wichtiger ist es, dass man die Erfahrungswerte und Lerneffekte der künstlichen Intelligenz, die in der Flotte entstehen, wieder der ganzen Flotte über ein Update zu Verfügung stellt. „So werden wir sukzessive besser. Das System lernt wie ein Mensch von der zunehmenden Fahrerfahrung.“ Das Nvidia-System wird daher erst einmal zum Lernen geschickt. Für einen Messeauftritt wie jenen auf der Elektronikmesse CES in Las Vegas, wo die Kooperation von Nvidia und ZF verkündet wurde, reicht ein Zwei-Wochen-Training – da bleibt das Auto dann eben mal stehen, wenn es nicht mehr weiterweiß.

          Torsten Gollewski (links) und Günther Schuh vor dem fahrerlosen Bus von ZF.

          Für die Anwendung im echten Leben gilt wie bei den Menschen auch: je mehr Erfahrung desto besser. Eingesetzt wird dafür „Deep Learning“, ein Verfahren, das die Funktionsweise des menschlichen Gehirns nachahmt, indem neuronale Netze simuliert werden. Die Technik ist besonders dafür geeignet, Probleme zu lösen, die unscharf definiert sind: Bilder oder Sprache zu erkennen beispielsweise. Die Technik ist im Prinzip seit Jahrzehnten bekannt, wird aber jetzt erst effizient, weil die Datenverarbeitung in unvorstellbarer Geschwindigkeit möglich ist. Das Ziel für den „ZF Pro AI“: Ein damit ausgestattetes Fahrzeug soll beispielsweise ganz elegant um den Arc de Triomphe in Paris fahren können, ganz egal, ob um ihn herum 6- oder 8-spuriges Chaos herrscht.

          Die Daten, die dafür nötig sind, sammelt das Fahrzeug über Kameras, Radar- und Lasersensoren und über GPS. Die Signale fließen alle gleichzeitig zum „ZF Pro AI“, der daraus Zusammenhänge konstruiert und die passenden Handlungen ableitet, basierend auf Wahrscheinlichkeiten: Wie wahrscheinlich ist es zum Beispiel, dass ein Radfahrer einfach weiterfährt, obwohl er keine Vorfahrt hat? Wie wahrscheinlich ist es, dass ein still am Straßenrand stehender Mensch plötzlich auf die Fahrbahn läuft? „Ein Mensch hat einen sehr agilen Bewegungsraum und kann mit einem Schritt stehenbleiben oder auch weiterlaufen. Die Bewegungsmodelle von Fußgängern hier zu berücksichtigen ist wichtig“, sagt Gollewski über das so gesammelte Erfahrungswissen und die daraus abgeleiteten Handlungsmuster: „Das ist unser Beitrag aus unseren Simulationen und Erfahrungen in den Feldern autonomes Fahren und vorausschauender Sicherheit.“

          Und so wie es heute Autos gibt, die eine bessere Kurvenlage haben oder eine sanftere Gangschaltung, so wird es künftig verschiedene Arten dieser intelligenten Systeme geben. Die Differenzierung wird dadurch entstehen, dass die Zahl und Ausprägung der Eingabesignale unterschiedlich ist, aber auch in deren Verarbeitung. Verbesserungen des Systems sind über eine Cloud-Lösung während der gesamten Lebensdauer des Geräts möglich.

          Die Konkurrenz macht es vielleicht anders, aber sie schläft nicht. Delphi und Valeo, Denso und Conti: Alle befassen sich mit der Steuerung von autonomen Fahrzeugen. Auf Seiten der Chiphersteller dürften als Wettbewerber für Nvidia Motorola eine Rolle spielen oder auch Intel, die schon mit BMW und Mobileye kooperieren. Das Prognoseinstitut Gartner geht davon aus, dass in den 2020er Jahren etwa 200 bis 250 Millionen Autos als vernetzte Fahrzeuge auf Level 3 existieren werden, also solche Autos, die weitgehend selbständig auf Autobahnen fahren können, knifflige Fahrabschnitte aber dem menschlichen Fahrer überlassen. Der gerade vorgestellte neue Audi A8 befindet sich als erstes Auto auf diesem „Intelligenzniveau“.

          „Das wird eines Tages Standard sein“, registriert nüchtern der ZF-Vorstandsvorsitzende Stefan Sommer: „Jetzt ist es aber der Schlüssel fürs Autonome Fahren.“ Bei ZF drückt man daher aufs Tempo, um den Markt zu besetzen. Das Gerät selbst, das im ZF-Werk Espelkamp (bei Osnabrück) hergestellt wird, dürfte gar nicht so viel kosten, erwartet man, viel weniger als ein Getriebe jedenfalls. Obwohl auch die Hardware keineswegs trivial ist.

          „Künstliche Intelligenz wird alles ändern“

          Vor allem müssen die High-End-Rechner ein gutes Thermomanagement haben, denn durch die extrem hohe Rechenleistungen entsteht große Wärme. Bei ZF spricht man von 30 Watt: „Damit könnte man fast ein Haus heizen.“ Außerdem muss das System in der kalifornischen Hitze funktionieren, wo an der Windschutzscheibe in der Sonne schon einmal Temperaturen jenseits von 200 Grad gemessen werden, aber auch bei nordischen Minusgraden. Außerdem muss es aushalten, was ein Auto eben so mit sich bringt: Lärm, Vibrationen und enorme Beschleunigungskräfte.

          So sehr sich im Augenblick alles ums Auto dreht: ZF hat viel mehr im Blick als den autonomen Personenwagen. „Künstliche Intelligenz wird ein Game Changer auf allen Ebenen“, sagt Mamatha Chamarthi, die als CDO die Digitalisierung des ZF-Geschäfts vorantreibt. ZF habe den Vorteil, in vielen Branchen aktiv zu sein, von der Autoindustrie über Bau- und Landwirtschaft bis hin zur Industrietechnik, und entsprechende Skaleneffekte zu erzielen. Für eine intelligent gesteuerte Erntemaschinen-Flotte lässt sich die schlaue Steuerbox ebenso einsetzen wie für die bedarfsgerechte Wartung von Windparks.

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