Schauen Sie rein in den kompletten Jahresbericht des Fraunhofer IESE als ePaper<\/a>: Warum Zukunft Digitalisierung braucht<\/p>\n<\/div>\n Mit dem Programm \u00bbAutonome Systeme\u00ab<\/a> will das Fraunhofer IESE an der Gestaltung und Absicherung solcher Systeme ma\u00dfgeblich mitwirken. Im Interview dazu Institutsleiter Prof. Dr.-Ing. Peter Liggesmeyer und Dr.-Ing. Rasmus Adler, Programm-Manager \u00bbAutonome Systeme\u00ab<\/p>\n Liggesmeyer: Wenn wir sicherheitskritische Anwendungen betrachten \u2013 etwa die Auswertung von Daten in der Medizin \u2013 so findet die finale \u00dcberpr\u00fcfung von Ergebnissen durch Menschen statt, die letztendlich die Verantwortung \u00fcbernehmen. Im engeren Sinne sind das keine autonomen Systeme. Nat\u00fcrlich gibt es sicherheitskritische Anwendungen, die ohne menschliche Eingriffe selbstst\u00e4ndig ablaufen, z. B. die Steuerung von Produktionsstra\u00dfen oder Betriebsf\u00fchrungssysteme in der Bahntechnik. Aber in diesen F\u00e4llen sprechen wir nur von automatisierten Systemen. Diese Systeme besitzen ein fest eingepr\u00e4gtes Verhalten, in dem alle Reaktionsm\u00f6glichkeiten vorab festgelegt sind und grunds\u00e4tzlich auch jederzeit \u00fcberpr\u00fcft werden k\u00f6nnten. Derartige Systeme sind aber recht unflexibel. Sie lernen nicht hinzu und k\u00f6nnen ihr Verhalten nicht selbstst\u00e4ndig an ge\u00e4nderte Bedingungen anpassen. Au\u00dferhalb des sicherheitskritischen Bereiches bewegen wir uns schon mehr in Richtung Autonomie. Hier handelt es sich aber um Komfortfunktionen, bei denen ein gelegentliches Versagen toleriert werden kann, z. B. bei der Sprachsteuerung im Auto.<\/p>\n Liggesmeyer: Mir f\u00e4llt kaum ein Bereich ein, in dem der Einsatz autonomer Systeme von vornherein unattraktiv w\u00e4re. Dennoch gibt es nat\u00fcrlich viele Situationen, in denen autonome Systeme unn\u00f6tig sind. Wenn die beim Betrieb eines Systems auftretenden Situationen vorab bekannt sind, so braucht man selbstverst\u00e4ndlich keine autonomen F\u00e4higkeiten. Den Nachteilen autonomer Systeme stehen dann keine Vorteile gegen\u00fcber \u2013 in dieser Situation reicht klassische Automatisierungstechnik v\u00f6llig aus. Man kann aber davon ausgehen, dass dies immer weniger der Fall sein wird, weil manche Systeme oder deren Aufgaben sich st\u00e4ndig ver\u00e4ndern werden.<\/p>\n Liggesmeyer: Ein gutes Beispiel daf\u00fcr ist das System zur Versorgung mit elektrischer Energie \u2013 das Energieverteilnetz. Neue Systemkomponenten kommen durch die Inbetriebnahme von Photovoltaik hinzu. Ob diese aber Energie liefern, h\u00e4ngt von dem nicht beeinflussbaren Faktor Sonneneinstrahlung ab. Trotzdem muss die Energiebilanz stimmen. Dieses System ist zu un\u00fcbersichtlich, um von Menschen manuell gesteuert zu werden, und es \u00e4ndert seine Struktur zu h\u00e4ufig, um durch klassische Automatisierungstechnik betrieben werden zu k\u00f6nnen. Hier kann nur ein geeignetes selbstlernendes, autonomes System helfen. Menschen w\u00e4ren mit dieser Aufgabe \u00fcberfordert.<\/p>\n Liggesmeyer: Weil in manchen F\u00e4llen der Wunsch nach autonomen Systemen anders begr\u00fcndet ist. Menschen k\u00f6nnen bekannterma\u00dfen Auto fahren; autonomes Fahren w\u00e4re aber komfortabel. In der Landwirtschaft z.B. stehen Arbeitskr\u00e4fte nicht in ausreichender Anzahl zur Verf\u00fcgung. Hier bieten autonome Systeme die M\u00f6glichkeit, in \u00e4hnlicher Weise flexibel zu arbeiten, wie es sonst nur Menschen k\u00f6nnen. Der autonome Feldroboter kann Beikr\u00e4uter von Maispflanzen unterscheiden. Ersteres wird mechanisch entfernt; letzteres punktgenau ged\u00fcngt. Dies reduziert den Herbizideinsatz und verhindert \u00dcberd\u00fcngung. Menschen k\u00f6nnten das auch leisten. Sie stehen aber oft nicht zur Verf\u00fcgung. Derartige Szenarien untersuchen wir in dem vom IESE koordinierten Fraunhofer-Leitprojekt COGNAC<\/a>.<\/p>\n Liggesmeyer: Was man derzeit bei der Produktion sehen kann, sind in erster Linie vollautomatisierte Systeme. Klar ist aber auch, dass Industrie 4.0 ohne autonome Systeme nicht erreicht werden kann. Die Produktion individueller Produkte macht es unm\u00f6glich, jedes denkbare Produkt vorab einzuplanen, sodass sich die Produktionstechnik auch auf nicht vorausgeplante Produkte einstellen k\u00f6nnen muss. Das geht nur autonom. Aktuell legen wir mit unserer Industrie-4.0-Middleware BaSyx daf\u00fcr den Grundstein.<\/p>\n Adler: Das Thema \u00bbSystems Engineering\u00ab spielt hier eine ganz zentrale Rolle, aber man muss es auf verschiedenen Ebenen betrachten. Einmal geht es um ein einzelnes System, zum Beispiel ein Fahrzeug, und um den Aspekt, wie Software oder Hardware zu integrieren ist. Bei autonomen Systemen ist aber die Umgebung von entscheidender Relevanz, denn die Komplexit\u00e4t der Umgebung wird sich in der Komplexit\u00e4t des Systems widerspiegeln. Man kann versuchen, die Umgebung so einfach zu gestalten, dass man f\u00fcr jede Situation explizit vorgeben kann, was das System machen muss. Dann bewegt man sich in Richtung Automatisierung anstatt Autonomisierung. Oder man entscheidet, dass es zu kostspielig ist, die ganze Umgebung zu kontrollieren und arbeitet mit KI-Methoden, mit deren Hilfe man auch in nicht explizit ber\u00fccksichtigten Situationen souver\u00e4n reagieren kann. Ein weiterer wichtiger Punkt ist, dass autonome Systeme ihre Umgebung wahrnehmen m\u00fcssen. Die Wahrnehmung eines einzelnen physikalischen Systems beschr\u00e4nkt sich allerdings auf seine eigene Sensorik beziehungsweise auf das, was seine Algorithmen daraus ableiten k\u00f6nnen. Diese eingeschr\u00e4nkte Wahrnehmung kann sich enorm vergr\u00f6\u00dfern, wenn sich physikalische Systeme vernetzen und ihr Wissen \u00fcber die Umgebung teilen. Gutes Systems Engineering ist auf jeden Fall ein entscheidender Erfolgsfaktor f\u00fcr die Entwicklung autonomer Systeme.<\/p>\n Lesen Sie mehr zu dem Thema: Autonom oder vielleicht doch nur hochautomatisiert, was ist eigentlich der Unterschied?<\/a><\/p>\n<\/div>\n Adler: Das h\u00e4ngt von vielen Faktoren ab, die nicht alle technischer Natur sind. Generell will man Menschenleben nicht davon abh\u00e4ngig machen, ob sich ein autonomes System in einer bestimmten Situation \u00bbzuf\u00e4llig\u00ab sicher verh\u00e4lt. Man wird immer versuchen, alle kritischen Situationen explizit zu \u00fcberpr\u00fcfen, aber dazu muss man ja erst einmal alle kritischen Situationen kennen. Wenn man beispielsweise an das Autofahren denkt, ist dies leider nicht der Fall. Trotzdem kann man vieles tun, um das Risiko autonomer Fehlentscheidungen zu minimieren und m\u00f6glichst genau abzusch\u00e4tzen. Die Forschung ist hier schon sehr weit und noch lange nicht am Ende. Es ist schwer abzusch\u00e4tzen, wie weit man kommen wird, aber es wird immer ein Restrisiko bleiben. Es stellt sich also die nicht-technische Frage, welches Restrisiko akzeptiert werden kann. Beim autonomen Fahren ist die Erwartung nat\u00fcrlich, dass es sicherer sein muss als das manuelle Fahren. Aktuell entstehende Normen<\/a> wie die \u00bbUL 4600\u00ab oder das industrie\u00fcbergreifende Whitepaper \u00bbSafety First for Automated Driving\u00ab machen hierzu keine konkreten Aussagen.<\/p>\n Adler: Eine typische Strategie ist, dass man sicherheitskritische Aspekte von nichtsicherheitskritischen Aspekten trennt. Wir k\u00f6nnen zwar das \u00bbgute\u00ab, das intendierte Verhalten eines autonomen Systems nicht vollst\u00e4ndig spezifizieren, aber oft k\u00f6nnen wir das sicherheitskritische Verhalten trotzdem gut durch Sicherheitsfunktionen beschreiben. Der Trend geht inzwischen dahin, von etablierten, vergleichsweise einfachen Sicherheitsfunktionen Abstand zu nehmen, da diese nur eine Worst-Case-Betrachtung w\u00e4hrend der Entwicklungszeit eines Systems vornehmen. Normalerweise kommen aber in einer Situation nicht alle Worst-Case-Szenarien zusammen. Beim Platooning von LKWs zum Beispiel w\u00fcrde man auf diese Weise viel Potenzial verschwenden, indem die Fahrzeuge einen viel zu gro\u00dfen Abstand voneinander halten m\u00fcssten. Hier kommt das dynamische Risikomanagement ins Spiel: Risiken werden zur Laufzeit erfasst und optimal kontrolliert. Oft ist es ausreichend, leicht abzubremsen, anstatt das ganze System abzuschalten. Man versetzt also das System in die Lage, sich des aktuellen Risikos \u00bbbewusst\u00ab zu werden und dementsprechend angepasst darauf zu reagieren.<\/p>\n Adler: Im Prinzip schon. Ohne Vernetzung hat das System nur weniger Informationen zur Verf\u00fcgung, um das aktuelle Risiko richtig abzusch\u00e4tzen. Au\u00dferdem kann es das Verhalten der anderen Systeme nicht beeinflussen, um das Risiko zu kontrollieren. Im Kontext von Warnsystemen und einfachen Assistenzsystemen gibt es sogar heute schon standardisierte Ma\u00dfe, beispielsweise die \u00bbTime-to-Collision\u00ab, um das Risiko eines Auffahrunfalls zu messen. F\u00fcr hochautomatisiertes oder gar autonomes Fahren ist das aber nicht ausreichend. Wir verfolgen hier einen mehrschichtigen Ansatz, bei dem das Risiko bez\u00fcglich unterschiedlicher Zeithorizonte gemessen und kontrolliert wird. So werden Gefahrensituationen nicht nur beherrscht, sondern auch konstruktiv vermieden.<\/p>\n Liggesmeyer: Zun\u00e4chst einmal bieten wir unseren Kunden Kreativit\u00e4tsworkshops, um mit ihnen gemeinsam alle Aspekte der Situation zu beleuchten: Was ist der Nutzen der autonomen L\u00f6sung? Wie sehen die Gesch\u00e4ftsmodelle dazu aus und wie sieht der Weg vom aktuellen System zur angestrebten L\u00f6sung aus? Haupts\u00e4chlich aber helfen wir unseren Kunden beim Engineering der autonomen Systeme<\/a>. Wir bieten sehr leistungsf\u00e4hige Verfahren zur Modellierung und Simulation der Systeme und ihrer Umgebung an. Wir sind aber auch bereit, die Modellierung und die darauf aufsetzenden Analysen f\u00fcr unsere Kunden durchzuf\u00fchren. Das gilt insbesondere f\u00fcr das Safety<\/a> und Security Engineering<\/a>. Neben Modellierungs- und Analysewerkzeugen liefern wir auch ganz konkrete technische L\u00f6sungen, z. B. MYDATA Control Technologies f\u00fcr die Datennutzungskontrolle oder BaSyx als Industrie-4.0-L\u00f6sung.<\/p>\n Das Interview f\u00fchrte Claudia Reis,<\/strong><\/em> Schauen Sie rein in den kompletten Jahresbericht des Fraunhofer IESE als ePaper:<\/p>\n <\/p>\n Autonome Systeme haben enormes Potenzial, entscheidend zur L\u00f6sung der aktuellen \u00f6kologischen, gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Herausforderungen beizutragen. Nicht nur im Bereich der Mobilit\u00e4t, sondern auch in der industriellen Produktion und der Landwirtschaft werden sie zuk\u00fcnftig eine wichtige Rolle spielen. Doch worauf kommt es beim Engineering an und warum steht am Ende immer die Frage, wie man […]<\/p>\n","protected":false},"author":30,"featured_media":5880,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"featured_image_credits_title":"Fraunhofer IESE","featured_image_credits_url":"","featured_image_credits_position":"bottom-right","featured_image_credits_shadow":"-1px -1px 0 rgba(0,0,0,0.25),0 -1px 0 rgba(0,0,0,0.25),1px -1px 0 rgba(0,0,0,0.25),1px 0 0 rgba(0,0,0,0.25),1px 1px 0 rgba(0,0,0,0.25),0 1px 0 rgba(0,0,0,0.25),-1px 1px 0 rgba(0,0,0,0.25),-1px 0 0 rgba(0,0,0,0.25)","footnotes":""},"categories":[239,177],"tags":[246,17,85],"coauthors":[40],"class_list":["post-5804","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-autonomes-fahren","category-kuenstliche-intelligenz","tag-autonome-systeme","tag-featured","tag-systems-engineering"],"yoast_head":"\n![\"Fraunhofer](\"https:\/\/www.iese.fraunhofer.de\/blog\/wp-content\/uploads\/2020\/05\/autonome_systeme_liggesmeyer_adler_interview.jpg\")
<\/p>\nProf. Liggesmeyer, welche Stufe der Autonomie haben marktreife Produkte erreicht?<\/h3>\n
F\u00fcr welche Branchen und Wirtschaftszweige sind autonome Systeme besonders interessant?<\/h3>\n
Was w\u00e4re denn ein typisches Beispiel f\u00fcr ein System, das sich st\u00e4ndig ver\u00e4ndert?<\/h3>\n
Stichwort Mobilit\u00e4t \u2013 in der Regel sind wir ja nicht damit \u00fcberfordert, ein Auto zu steuern. Wieso geht der Trend hin zur Automatisierung?<\/h3>\n
Wie sieht es speziell im Bereich Industrie 4.0 aus? Gibt es schon echte autonome Systeme in der Fertigung?<\/h3>\n
Dr. Adler, welche Faktoren spielen eine besondere Rolle bei der Entwicklung autonomer Systeme?<\/h3>\n
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Werden autonome Systeme jemals so sicher sein, dass wir uns auf sie verlassen k\u00f6nnen?<\/h3>\n
Und wie kann man autonome Systeme zumindest sicherer machen?<\/h3>\n
Funktioniert dieses dynamische Risikomanagement auch ohne die vollst\u00e4ndige Vernetzung der Systeme?<\/h3>\n
Und wie unterst\u00fctzen Sie als Fraunhofer IESE auf dem Weg zum autonomen System?<\/h3>\n
\nPressereferentin beim Fraunhofer IESE.<\/strong><\/em><\/p>\n![\"Fraunhofer](\"https:\/\/www.iese.fraunhofer.de\/blog\/wp-content\/uploads\/2020\/05\/Cover_Jahresbericht-2019-2020_FraunhoferIESE-animation.gif\")
<\/a><\/p>\nNoch mehr Infos zu Autonomen Systemen?<\/h4>\n
Warum Zukunft Digitalisierung braucht<\/a><\/h4>\n
Weitere Schwerpunkte:<\/h4>\n
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