Wir schreiben das Jahr 2025. Warum sind selbstfahrende Autos noch nicht in jedem Haushalt angekommen? !

Willkommen bei der speziellen Winterferienkolumne „ Hightech-Unterricht für Kinder “ von Science Popularization China!

Künstliche Intelligenz ist eine der modernsten Technologien unserer Zeit und verändert unser Leben mit erstaunlicher Geschwindigkeit. Von intelligenten Sprachassistenten bis hin zu selbstfahrenden Autos, von KI-Malerei bis hin zu maschinellem Lernen eröffnet es uns eine Zukunft voller unendlicher Möglichkeiten. In dieser Kolumne werden Kindern anhand von Videos und Texten die Prinzipien, Anwendungen und tiefgreifenden Auswirkungen künstlicher Intelligenz auf die Gesellschaft auf leicht verständliche Weise erklärt.

Kommen Sie und beginnen Sie diese KI-Reise mit uns!

Seit 2015 sind selbstfahrende Autos in den Nachrichten. Technologiegiganten und Automobilgiganten sind auf den Markt gekommen und wollen ihre eigenen selbstfahrenden Autos entwickeln. Damals glaubten viele Menschen, dass die Straßen innerhalb weniger Jahre voller selbstfahrender Autos sein würden. Menschen brauchen nicht einmal mehr einen Führerschein.

Aber warum gibt es selbstfahrende Autos noch immer nicht, obwohl es schon fast 10 Jahre her ist?

In dieser Folge werfen wir einen genaueren Blick auf die Vergangenheit und Gegenwart des autonomen Fahrens .

Entwicklung autonomer Fahrzeuge

An selbstfahrenden Autos wird schon länger gearbeitet, als Sie vielleicht denken.

Das erste selbstfahrende Auto erschien 1925 , aber damals gab es noch keine Computer. Wie konnte es also selbstfahrend sein? Tatsächlich basierten die selbstfahrenden Autos damals nicht auf KI-Technologie, sondern auf drahtloser Fernsteuerungstechnologie. Es gab jemanden, der das Auto ferngesteuert hat, und die Person im Auto musste nicht fahren, genau wie wir mit ferngesteuerten Autos spielen.

Tatsächlich ist autonomes Fahren möglich, wenn der Mensch, der das Auto steuert, durch einen Computer ersetzt wird. Das ist leichter gesagt als getan. In den 1950er und 1960er Jahren kam man auf eine andere Lösung: Man ließ die Straße das Auto steuern .

So testete beispielsweise das amerikanische Unternehmen RCA 1957 ein selbstfahrendes Auto auf der Straße. Dieser Straßenabschnitt wurde renoviert und verfügt über zahlreiche Sensoren, die die Position und Geschwindigkeit des Autos erfassen und ihm Signale zur Fernsteuerung senden können. Für die Beobachtung und Steuerung sind heute nicht mehr Menschen und schon gar nicht Autos zuständig, sondern verschiedene Sensoren auf der Straße.

Auch die Straßenoberfläche wurde verändert und die Autos fahren künftig auf festgelegten Routen, ähnlich einer Straßenbahn. Dies ist in der Tat eine sehr kreative Idee, da Computer Vision und KI-Technologie noch nicht ausgereift sind.

In den 1960er und 1970er Jahren entwickelte sich die maschinelle Bildverarbeitung rasant und ermöglichte es Autos, ihre Umgebung selbstständig zu beobachten. Beispielsweise hat die Stanford University ein Stanford-Auto entwickelt, das von der Kamera aufgenommene Fotos in Echtzeit analysieren und Straßen erkennen kann, was eher unserem Verständnis vom autonomen Fahren entspricht.

In den 1980er Jahren kamen selbstfahrende Autos im modernen Sinne auf. Heutzutage verfügen selbstfahrende Autos neben Videokameras zur Straßenerkennung auch über Laserradare, die dem Auto helfen, die Umgebungssituation klar zu erkennen. Mithilfe dieser Technologien können selbstfahrende Autos auf Straßen ohne Fußgänger und andere Fahrzeuge fahren.

Besonders hervorzuheben ist der Bau des selbstfahrenden Autos NAV-1 durch die Carnegie Mellon University in den 1980er Jahren. Dieses Auto verwendet nun künstliche neuronale Netzwerke und Backpropagation-Algorithmen, um das Auto auf die Erkennung von Straßen zu trainieren. Das Grundprinzip ist dem moderner selbstfahrender Autos sehr ähnlich. In den 1990er Jahren konnten selbstfahrende Autos mit der Entwicklung neuronaler Netzwerke die Straßen des Alltags erobern.

So legte beispielsweise 1994 ein von Mercedes-Benz entwickeltes selbstfahrendes Auto über 1.000 Kilometer auf der verstopften Autobahn von Paris zurück. Obwohl bei besonders komplizierten Straßenverhältnissen immer noch menschliches Eingreifen erforderlich war, konnte das selbstfahrende Auto automatisch überholen und dem Auto folgen.

Im Jahr 1995 meisterte der NAV-5 der Carnegie Mellon University eine 5.000-Kilometer-Herausforderung. Während dieses Vorgangs wurde das Lenkrad des Autos während 98 % der Fahrt von einer KI gesteuert, Gaspedal und Bremse wurden aus Sicherheitsgründen jedoch weiterhin von Menschen bedient.

Im Jahr 1996 gelang es italienischen Wissenschaftlern zudem, mithilfe künstlicher Intelligenz 1.900 Kilometer autonomes Fahren zu absolvieren. Dabei wurden 94 % der Straßen mit KI-gestütztem autonomen Fahren befahren.

Das härteste 1 %

Nach dem Jahr 2000 hat die Kombination aus Convolutional Neural Networks und GPUs zu sprunghaften Fortschritten in der Computervision geführt. In Verbindung mit immer präziseren Sensoren hat auch die Technologie des autonomen Fahrens einen explosionsartigen Anstieg erlebt. Die Waymo-Autos von Google und das Autopilot-System von Tesla wurden alle bereits auf den Markt gebracht. Im Jahr 2017 flog Baidus selbstfahrendes Auto Apollo auch auf der Fünften Ringstraße in Peking.

All dies lässt die Menschen glauben, dass selbstfahrende Autos bald in Tausenden von Haushalten Einzug halten werden. Warum hören wir derzeit keine Neuigkeiten zum Thema autonomes Fahren? Wurde das autonome Fahren abgeschafft?

NEIN.

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Obwohl selbstfahrende Autos vor dem Jahr 2000 in der Lage waren, mehr als 90 % aller Situationen selbstständig zu bewältigen, sind die letzten 10 % oder sogar 1 % die schwierigsten .

Selbst wenn ein Computer beispielsweise die Straßenverhältnisse zu 99,99 % genau bestimmen kann, können die restlichen 0,01 % immer noch große Probleme verursachen. Wenn es um Verkehrssicherheit geht, gibt es keinen Raum für Fehler. Darüber hinaus ist die Gesetzgebung zum autonomen Fahren in den meisten Ländern nicht umfassend. Dies sind Fragen, die im Vorfeld geklärt werden müssen, bevor autonome Fahrzeuge auf die Straße kommen.

Ist die Entwicklung selbstfahrender Autos also zum Stillstand gekommen? Nein, selbstfahrende Autos können in geschlossenen Bereichen wie Flughäfen und Bergwerken immer noch eine wichtige Rolle spielen. In unserem Land beispielsweise sind auf vielen Flughäfen bereits langsame selbstfahrende Autos im Einsatz. Beispiele hierfür sind unbemannte Kehrmaschinen, unbemannte Traktoren, unbemannte Streifenwagen usw. Auch in gefährlichen und abgesperrten Bereichen wie Minen können selbstfahrende Autos von großem Nutzen sein. Darüber hinaus werden in einigen relativ geschlossenen Parks noch immer unbemannte Fahrzeuge mit niedriger Geschwindigkeit getestet.

Autonomes Fahren ist seit über 100 Jahren der Traum der Menschen. Ich glaube, dass die Straßen eines Tages voller autonomer Autos sein werden. Aber bevor dieser Tag kommt, müssen wir vorbereitet sein.

Planung und Produktion

Dieser Artikel ist ein Werk des Science Popularization China-Creation Cultivation Program

Produziert von: Abteilung für Wissenschaftspopularisierung der Chinesischen Vereinigung für Wissenschaft und Technologie

Hersteller: China Science and Technology Press Co., Ltd., Beijing Zhongke Xinghe Culture Media Co., Ltd.

Autor: Beijing Yunyuji Culture Communication Co., Ltd.

Gutachter: Qin Zengchang, Außerordentlicher Professor, Fakultät für Automatisierungswissenschaft und Elektrotechnik, Beihang-Universität

Planung von Fu Sijia

Herausgeber: Fu Sijia