Chris Gerdes: Das Rennfahrzeug der Zukunft – 240 km/h und kein Fahrer

Wie viele haben sich jemals hinter das Steuer eines Autos gesetzt, obwohl man am besten nicht hätte fahren sollen. Vielleicht waren Sie bereits lange mit dem Auto unterwegs und wollten einfach nur nach Hause. Sie waren müde, aber meinten, dass Sie noch ein paar Kilometer mehr fahren können. Vielleicht dachten Sie, dass Sie weniger getrunken haben als jeder andere und Sie der sein sollten, der nach Hause geht. Oder Ihre Gedanken waren ganz woanders.

Kommt Ihnen das bekannt vor? Wäre es in solchen Situationen nicht großartig, wenn es einen Knopf auf dem Armaturenbrett geben würde, den man drücken könnte und das Auto würde einen sicher nach Hause bringen? Das war das Versprechen vom selbst-fahrenden Auto, dem autonomen Fahrzeug, und es war der Traum, mindestens seit 1939, als General Motors diese Idee auf ihrem "Futurama"-Stand auf der Weltausstellung präsentierte.

Es war einer dieser Träume, der immer in etwa 20 Jahren zu realisieren zu sein schien. Nun, vor zwei Wochen, machte dieser Traum einen Schritt nach vorne, als der Staat Nevada Googles selbst-fahrendem Auto die erste Genehmigung für ein autonomes Fahrzeug erteilte und klar feststellte, dass es ihnen erlaubt ist, es auf den Straßen von Nevada zu testen. Kalifornien erwägt nun ein ähnliches Gesetz und dies würde sicherstellen, dass das autonome Auto nicht eines dieser Dinge ist, das in Vegas bleiben muss.

(Lachen)

In meinem Labor in Stanford arbeiteten wir ebenfalls an autonomen Autos, aber mit einem etwas anderen Ansatz. Wir haben nämlich Roboter-Rennwagen entwickelt. Autos, die sich wirklich selbst an die Grenze der technisch möglichen Leistung bringen können.

Warum wollen wir eine solche Sache machen? Nun ja, es gibt zwei sehr gute Gründe dafür. Erstens glauben wir, dass bevor Menschen die Kontrolle an ein autonomes Auto abgeben, dieses autonome Auto zumindest so gut sein sollte, wie die allerbesten menschlichen Fahrer. Wenn Sie nun wie ich und die restlichen 70% der Bevölkerung sind, die wissen, dass wir überdurchschnittliche Fahrer sind, verstehen Sie diese sehr hohe Hürde. Es gibt noch einen anderen Grund. Genau wie Rennfahrer alle Reibungskräfte zwischen Reifen und Straße, alle Fähigkeiten des Autos nutzen können, um so schnell wie möglich zu fahren, wollen wir alle diese Fähigkeiten nutzen, um möglichst jeden vermeidbaren Unfall zu verhindern.

Sie können das Auto an seine Grenzen bringen, nicht nur durch zu schnelles fahren, sondern auch, weil Sie einen vereisten Teil der Straße erwischt haben und sich die Bedingungen geändert haben. In diesen Situationen wollen wir ein Auto, das fähig genug ist jeden Unfall zu vermeiden, der technisch verhindert werden kann.

Ich muss gestehen, dass es noch eine dritte Motivation gibt. Sie müssen wissen, dass ich eine Leidenschaft für Rennen habe. In der Vergangenheit hatte ich einen Rennwagen, war Teamchef und Fahrleher, jedoch nicht auf dem Niveau, das Sie jetzt erwarten. Eines der Dinge, die wir im Labor entwickelt haben – wir haben mehrere Fahrzeuge entwickelt – ist, wie wir glauben, das erste autonome Driftauto der Welt. Es ist eine weitere dieser Kategorien, in der es vielleicht nicht so viel Wettbewerb gibt.

(Lachen)

Aber das ist das P1. Es ist ein vollkommen von Studenten gebautes Elektroauto, das durch das Benutzen seines Heckantriebs und die Steer-by-wire-Frontlenkung um Kurven driften kann. Es kann sich quer legen wie ein Rallypilot, immer in der Lage, die engste Kurve zu nehmen, auch auf rutschigem und wechselndem Untergrund, und sich niemals zu drehen.

Wir haben auch mit Volkswagen Oracle an Shelley gearbeitet, einem autonomen Rennwagen, der mit 240 km/h durch die Bonneville Salt Flats raste, den Thunderhill Raceway Park bei Sonne, Wind und Regen umrundete und durch die 153 Kurven und 20 km der Pikes Peak Hill Climb Route in Colorado ohne jemanden hinter dem Steuer navigierte.

(Lachen)

(Applaus)

Ich denke, es muss nicht gesagt werden, dass wir eine Menge Spaß dabei hatten. Aber es gibt in der Tat etwas anderes, das wir während des Prozesses der Entwicklung dieser autonomen Autos entwickelt haben. Wir haben eine enorme Wertschätzung für die Fähigkeiten menschlicher Rennfahrer entwickelt. Als wir uns der Frage widmeten, wie gut diese Autos abschneiden, wollten wir diese mit ihren menschlichen Gegenstücken vergleichen. Und wir entdeckten, dass die menschlichen Gegenstücke erstaunlich sind. Wir können nun die Karte einer Rennstrecke, das mathematische Modell eines Autos nehmen und nach einigen Durchläufen können wir tatsächlich den schnellsten Weg durch diese Strecke finden. Wir vergleichen dies mit Daten, die wir bei einem professionellen Fahrer aufzeichnen und die Übereinstimmung ist absolut bemerkenswert.

Ja. Es gibt hier kleine Unterschiede, aber der menschliche Fahrer kann da hinaus und eine erstaunlich schnelle Linie fahren, ohne den Vorteil eines Algorithmus, der die Abstimmung zwischen möglichst schnell durch Kurve kommen und ein wenig Zeit auf der Geraden da drüben sparen, vergleicht. Nicht nur können sie dies Runde für Runde. Sie sind in der Lage, das konsistent zu machen, jedes mal das Auto an seine Grenzen zu bringen. Es ist erstaunlich dabei zuzusehen. Man setzt sie in ein neues Auto und nach ein paar Runden finden sie die Ideallinie mit diesem Auto und sind bereit fürs Rennen.

Das gibt einem wirklich zu denken, wir wüssten gerne, was in ihrem Gehirn passiert. Weil wir Forscher sind, haben wir beschlossen, das rauszufinden. Wir entschieden, nicht nur das Auto zu überwachen, sondern auch den Rennfahrer, um einen Blick darauf zu erhaschen, was beim Fahren in deren Kopf vorgeht. Das ist Dr. Lene Harbott während sie Elektroden am Kopf von John Morton anbringt. John Morton ist ein ehemaliger Can-Am und IMSA-Fahrer, auch ein Champion einer Klasse in Le Mans. Ein fantastischer Fahrer und willens, sich Studenten des Aufbaustudiums und dieser Art von Forschung zur Verfügung zu stellen. Sie befestigt Elektroden auf seinem Kopf, damit wir die elektrische Aktivität in Johns Gehirn überwachen können, während er seine Runden fährt.

Es ist klar, dass wir nicht einfach ein paar Elektroden auf seinem Kopf anbringen und genau verstehen, was alle seine Gedanken auf der Strecke sind. Jedoch haben Neurowissenschaftler bestimmte Muster identifiziert, die es uns erlauben, sehr wichtige Aspekte daraus rauszukitzeln. Zum Beispiel neigt das ruhende Gehirn dazu, eine Menge von Alpha-Wellen zu generieren. Im Gegensatz dazu werden Theta-Wellen mit großer kognitiver Arbeit, wie zum Beispiel Verarbeitung visueller Reize assoziiert, Dinge, über die der Fahrer recht viel nachdenkt. Wir können dies nun messen und können uns das Stärkeverhältnis zwischen Theta- und Alpha-Wellen anschauen. Dies gibt uns eine Messung der mentalen Arbeitsbelastung, wie stark der Fahrer tatsächlich kognitiv herausgefordert wird an jedem Punkt der Strecke.

Wir wollten nun sehen, ob wir dies tatsächlich auf der Strecke aufzeichnen können. Deshalb fuhren wir nach Süden – nach Laguna Seca. Laguna Seca ist eine berühmte Rennstrecke, etwa in der Mitte zwischen Salinas und Monterey. Sie hat eine Kurve, die Korkenzieher genannt wird. Der Korkenzieher ist eine Schikane, gefolgt von einer schnellen Rechtskurve, während die Strecke drei Stockwerke abfällt. Die Strategie, wie man sie durchfährt, wurde mir so erklärt: Man zielt auf den Busch in der Ferne und wenn die Strecke abfällt erkennt man, dass das eigentlich die Spitze eines Baums war.

In Ordnung, also dank des Revs-Programms in Stanford waren wir in der Lage John dort hin zu bringen und ihn hinter das Steuer eines 1960er Porsche Abarth Carrera zu setzen. Das Leben ist viel zu kurz für langweilige Autos. Hier sieht man John auf der Strecke, er fährt bergauf – Oh! Jemandem hat das gefallen – und man sieht hier seine mentale Arbeitsbelastung – hier mit dem roten Balken gemessen – man sieht seine Aktionen, wenn er näher kommt. Nun schauen Sie, er muss runterschalten. Und dann links abbiegen. Auf den Baum schauen und runter.

Nicht überraschend ist das, wie man sieht, eine ziemlich herausfordernde Aufgabe. Man sieht die Spitze seiner mentalen Arbeitsbelastungen, während er sie durchfährt, so wie man das von etwas erwarten würde, das diesen Grad von Komplexität erfordert. Aber wirklich interessant ist es, sich die Teile der Strecke anzuschauen, in denen seine mentale Arbeitsbelastung nicht steigt. Ich nehme Sie nun mit auf die andere Seite der Strecke. Die dritte Kurve. John wird in diese Kurve gehen und das Heck des Wagens wird beginnen auszubrechen. Er wird dies mit Lenken korrigieren müssen. Schauen Sie, wie John das hier macht. Sehen Sie die mentale Belastung und wie er lenkt. Das Auto beginnt auszubrechen – ein dramatisches Manöver zur Korrektur und keinerlei Veränderung in der mentalen Belastung. Keine herausfordernde Aufgabe. Tatsächlich komplett aus dem Reflex.

Unsere Auswertung der Daten dazu ist noch nicht vollständig, aber es scheint so, dass diese fantastischen Leistungen, die die Rennfahrer leisten instinktiv sind. Es sind Dinge, die sie einfach zu tun gelernt haben. Es bedarf nur sehr wenig mentaler Anstrengung für sie, um diese erstaunlichen Leistungen zu erbringen. Und ihre Aktionen sind fantastisch. Das genau sollte man hinter dem Steuer machen, um das Auto in dieser Situation unter Kontrolle zu halten.

Das hat uns enorme Einsichten und Inspiration für unsere eigenen, autonomen Fahrzeuge gegeben. Wir haben begonnen die Frage zu stellen: Können wir sie weniger algorithmisch und ein wenig intuitiver machen? Können wir diese reflexartige Aktion, die wir bei den allerbesten Rennfahrern sehen, in unsere Autos einfließen lassen und vielleicht sogar in ein System, das in ihr Auto in der Zukunft verbaut ist? Das würde uns einen Riesenschritt näher an autonome Fahrzeuge bringen, die so gut fahren wie die besten Menschen.

Aber das ließ uns auch ein wenig tiefer nachdenken. Wollen wir etwas mehr von unserem Auto als nur einen Chauffeur zu haben? Wollen wir, dass unser Auto unser Partner, unser Trainer, jemand ist, der sein Wissen über die Situation nutzt, um unser Potential zu erreichen? Kann diese Technologie nicht nur einfach den Menschen ersetzen, sondern uns erlauben, die Leistung an Reflexen und Intuition zu erreichen, zu der wir in der Lage sind?

Wie wir nun nach vorne in diese technologische Zukunft schreiten, möchte ich, dass Sie kurz anhalten und einen Moment nachdenken. Was ist die ideale Balance zwischen Mensch und Maschine? Während wir darüber nachdenken, lassen wir uns doch inspirieren von den absolut fantastischen Fähigkeiten des menschlichen Körpers und Geistes.

Vielen Dank.

(Applaus)