Die vierte industrielle Revolution rückt immer näher und die künstliche Intelligenz (KI) erweist sich als eine der einflussreichsten und transformativsten Technologien. Ein Bereich, in dem die Auswirkungen der KI unverkennbar sind, ist das Verkehrswesen, wobei sich autonome Fahrzeuge als die bemerkenswerteste Manifestation dieser Revolution erweisen. Um zu verstehen, wie autonome Fahrzeuge funktionieren, muss man die Rolle der KI verstehen, die jeden Aspekt ihres Designs und ihrer Funktionalität durchdringt. Dieser Artikel bietet einen Einblick in die zentrale Rolle von KI bei der Routenoptimierung, der Entscheidungsfindung in Echtzeit und anderen wesentlichen Elementen autonomer Fahrzeuge. KI ist das Lebenselixier von autonomen Fahrzeugen. Auf einer rudimentären Ebene sind autonome Fahrzeuge im Wesentlichen Roboter, die eine komplexe Welt interpretieren und auf sie reagieren müssen. Um sich in dieser Welt zurechtzufinden, müssen diese Fahrzeuge sensorische Daten interpretieren, detaillierte Karten ihrer Umgebung erstellen, Entscheidungen in Echtzeit treffen und aus ihren Erfahrungen lernen. Für all diese Aufgaben sind hochentwickelte KI-Algorithmen und -Systeme erforderlich.

Die Umwelt verstehen: Computer Vision und Lidar

Die erste Herausforderung eines autonomen Fahrzeugs besteht darin, seine Umgebung zu verstehen, eine Aufgabe, die durch KI-fähige Sensoren und Systeme wie Computer Vision, Lidar und Radar erfüllt wird. Computer Vision ermöglicht es diesen Fahrzeugen, Objekte durch die Verarbeitung und Interpretation visueller Daten zu identifizieren und zu klassifizieren. Diese Technologie bildet das Rückgrat der Objekterkennungsfähigkeiten autonomer Fahrzeuge und ermöglicht ihnen die Identifizierung von Fußgängern, anderen Fahrzeugen, Verkehrszeichen und mehr. Ergänzt wird das Computersehen durch Lidar (Light Detection and Ranging), eine Fernerkundungstechnologie, die mithilfe von Lasern die Fahrzeugumgebung kartiert. Die KI interpretiert das von verschiedenen Objekten reflektierte Licht, um eine detaillierte 3D-Darstellung der Umgebung zu erstellen und genaue Entfernungs- und Geschwindigkeitsberechnungen zu ermöglichen.

Kartierung und Lokalisierung: Gleichzeitige Lokalisierung und Kartierung (SLAM)

Sobald das Fahrzeug seine Umgebung interpretiert, muss es seinen Standort in dieser Umgebung kennen. Hier kommt Simultaneous Localization and Mapping (SLAM) ins Spiel. SLAM ist ein KI-Algorithmus, der es dem Fahrzeug ermöglicht, eine Karte seiner Umgebung zu erstellen und gleichzeitig seine Position innerhalb dieser Karte zu bestimmen. Dies ist eine komplexe Aufgabe, die eine Echtzeitverarbeitung und -interpretation von Daten aus verschiedenen Sensoren erfordert und die Leistungsfähigkeit und Vielseitigkeit der KI unter Beweis stellt.

Routenoptimierung

Nachdem das autonome Fahrzeug ein Verständnis für seine Umgebung und seinen Standort darin gewonnen hat, muss es die beste Route zu seinem Ziel bestimmen. Routenoptimierungsalgorithmen werten verschiedene Parameter wie Verkehr, Straßenzustand und Entfernung aus, um den effizientesten Kurs festzulegen. Diese Algorithmen basieren auf riesigen Datensätzen und Echtzeitinformationen und unterstreichen die Rolle der KI bei der Handhabung und Verarbeitung großer Datenmengen.

Entscheidungsfindung in Echtzeit: Reinforcement Learning und tiefe neuronale Netze

Die Entscheidungsfindung in Echtzeit ist ein weiterer kritischer Aspekt autonomer Fahrzeuge, von der Erkennung, wann die Spur gewechselt oder abgebogen werden muss, bis hin zur Entscheidung, wie auf einen Fußgänger reagiert werden soll, der plötzlich auf die Straße tritt. Hier nutzen autonome Fahrzeuge KI-Methoden wie Verstärkungslernen und tiefe neuronale Netze. Verstärkungslernen ist ein Aspekt des maschinellen Lernens, bei dem ein Agent durch Interaktion mit seiner Umgebung lernt, Entscheidungen zu treffen. Der Agent erhält Belohnungen oder Bestrafungen für seine Handlungen und lernt mit der Zeit, die Belohnungen durch seine Entscheidungen zu maximieren. Tiefe neuronale Netze hingegen sind KI-Modelle, die von der Struktur und Funktion des menschlichen Gehirns inspiriert sind. Diese Netze sind in der Lage, große Datenmengen zu verarbeiten und daraus zu lernen, so dass sie komplexe Entscheidungen treffen können, die dem menschlichen Urteilsvermögen ähneln.

Vorhersagefähigkeiten: Menschliches Verhalten antizipieren

Eine der größten Herausforderungen für autonome Fahrzeuge ist die Vorhersage menschlichen Verhaltens, eine Aufgabe, die von Natur aus unvorhersehbar und komplex ist. Um die Aktionen von Fußgängern, Radfahrern und anderen Fahrern vorherzusagen, nutzen autonome Fahrzeuge KI-gestützte Vorhersagemodelle. Diese Modelle analysieren historische Daten und Echtzeitinformationen, um wahrscheinliche Aktionen vorherzusagen und dem Fahrzeug dabei zu helfen, sicher und effizient zu navigieren.

Der Lernprozess: Training und Tests

Abschließend ist anzumerken, dass die Rolle der KI in autonomen Fahrzeugen nicht statisch ist. So wie die KI lernt und sich weiterentwickelt, so tun es auch autonome Fahrzeuge. Die Trainings- und Testphase ist von entscheidender Bedeutung und umfasst sowohl simulierte Umgebungen als auch Tests in der realen Welt. Autonome Fahrzeuge nutzen diese Erfahrungen, um zu lernen, sich zu verbessern und sich anzupassen, wobei KI-Algorithmen ihre Leistung basierend auf dem erhaltenen Feedback kontinuierlich verbessern. Als wir diese eingehende Untersuchung der KI in autonomen Fahrzeugen abschließen, wird klar, dass KI nicht nur eine Komponente dieser Fahrzeuge ist – es ist die Technologie, die sie zum Leben erweckt. Von Computer Vision und Lidar bis hin zu SLAM, von Reinforcement Learning bis hin zu tiefen neuronalen Netzen – KI unterstützt jeden Schritt der Reise eines autonomen Fahrzeugs. Die Komplexität dieser Fahrzeuge ist atemberaubend, aber auch das Potenzial, das sie bergen, von der Reduzierung von Verkehrsunfällen bis hin zur Umgestaltung der städtischen Infrastruktur.

Allerdings sind autonome Fahrzeuge nicht ohne Herausforderungen, von technischen und ethischen Dilemmata bis hin zu regulatorischen Hürden. Die bisher erzielten Fortschritte deuten jedoch darauf hin, dass diese Herausforderungen zwar erheblich, aber überwindbar sind. Mit Blick auf die Zukunft werden sich mit der Weiterentwicklung der KI auch die Fähigkeiten autonomer Fahrzeuge weiterentwickeln. Sie versprechen eine Zukunft, in der der Transport sicherer, effizienter und zugänglicher ist – ein Beweis für die transformative Kraft der KI. In ihrer weiteren Entwicklung sind autonome Fahrzeuge eine überzeugende Erinnerung daran, wie weit die KI gekommen ist, und ein spannender Hinweis darauf, wohin sie geht. Der Weg, der vor uns liegt, ist lang und voller Herausforderungen, aber mit der KI am Steuer verspricht die Reise bemerkenswert zu werden.

Dies ist eine Übersetzung aus dem Englischen, den Originalartikel finden Sie hier: How Autonomous Vehicles Use AI: An Inside Look