DETAILS zu den Challenges

Challenge 1 – Vernetzte Fahrzeuge – Kommunikation und Energieersparnis

Wenn wir vom Szenario ausgehen können das in Zukunft immer mehr teil- bis vollautonome Verkehrsmittel Mobilität ergänzen ist ein wesentlicher Faktor für das Gelingen die Kommunikation mit dem Auto. Dabei geht es darum das andere Verkehrsteilnehmer von dem autonomen Fahrzeug möglichst simple, eindeutige und gut verständliche Signale bekommen, darüber was es denn gerade macht und womit als nächstes zu rechnen ist. Ich würde gerne daran mitarbeiten die Mensch-Maschine-Interaktion in komplexen, sicherheitskritischen und datenintensiven Anwendungen rund um Mobilität zu verbessern.

Szenario Interaktion Auto und Fahrer

Eine der Fragen, die es im Forschungsprozeß rund um Fahrer und autonome Systeme zu lösen gilt, ist von Fahrern gewünschte Interaktionsmuster mit dem Fahrassistenzsystem technisch zu realisieren. Der zukünftige Fahrer ist eher ein Aufseher in der Maschine Automobil. Er will eher nur Eingaben machen, um das Fahrverhalten des Autos zu korrigieren. Er will  das sich das Fahrverhalten ändert, wenn er das Lenkrad dreht oder wenn er  auf die Gas- und Bremspedale drückt. Nach dem Eingreifen erwartet er, dass das Auto im automatisierten Modus weiterfährt. Dies kann eine Herausforderung darstellen, da es Unsicherheiten geben kann, wann genau denn ein Fahrer sich entscheidet mit dem Steuern aufzuhören. Die Frage ist: Wie funktioniert hier die Kommunikation, so das sie auch Vertrauen stiftet.

Interessant wäre eine Kombination aus taktilen Feedbacks und erklärenden Geräuschen. Ein zarter angenhmer Gong als eine vertraute Warnung für den Fahrer. Ebenso eine visuelle Entsprechung in Form eines Avatars und eines gut sichtbaren flächigen, grünen Symbols in der Windschutzscheibe.
Das würde eine angemessene Benachrichtigung und Erklärung des Geschehens liefern. Bei Sprachbefehlen wäre es wichtig von der Maschine informiert zu werden, was sie verstanden hat und was sie nun zu tun gedenkt. Ausserdem ist zu klären was passiert, wenn das Auto etwas nicht versteht oder z.B. nicht damit einverstanden ist auf Aufforderung das Speedlimit zu übersteigen. Ein technischer Grund erhöht hier das Vertrauen in den automatisierten Modus, ein moralischer oder erzieherischer des Autos eher nicht.

Das Vertrauen in das Situationsbewusstsein des Autos kann auch durch eine Visualisierung von Kurven und Hügeln auf der Strecke voraus gestärkt werden.
Fußgänger und Radahrer in der Umgebung anzuzeigen wirkt ebenfalls beruhigend.

Szenario Interaktion Auto und Fahrzeugumgebung

Personifizierte digitale Assistenten im Auto geben Fußgängern per Lichtsignal Hinweise. Eine wichtige Funktion gegenüber der Fahrzeugumgebung und anderen Verkehrsteilnehmern. Diese erkennen an der Beleuchtung in Verbindung mit der Lichtinszenierung des Fahrzeugs z.B. den voll automatisierten Fahrmodus. In bestimmten Verkehrssituationen signalisiert ein solcher “Companion” Verkehrsteilnehmern beispielsweise Fußgängern durch eine grünes Licht in der Front, in welcher Richtung sie gefahrlos die Straße überqueren können.

Für diese Art der Kommunikation muss es am Fahrzeug gut sichtbar Displays geben. Dafür würde ich zum Beispiel gerne ein Design und einen Signal Code mitentwickeln. Das könnte ähnlich wie bei Taxis zum Beispiel ein rotierendes Symbol am Dach dein. Eine holografische Lichthalbkugel oder Flächen mit E-Ink Technologie die mit sehr scharfer Grafik anzeigen, was das Auto macht (z.B. Warten, Einkaufen, zur Reinigung/Reparatur fahren etc.).

Wie weit sind rgänzende Display Technologien sinnvoll. Was ist zuviel an Information, was zuwenig. Denkbar wären Foliendisplays in den Scheiben. Eine passive LED Matrix eingebaut in die Karosserie könnte sich nähernde Personen, Fahrräder oder PKW´s nach aussen hin in Echtzeit an der Autooberfläche angedeutet spiegeln und damit den anderen Verkehrsteilnehmern signalisieren, dass sie vom autonomen Fahrzeug auch wahrgenommen werden.

Designaufgaben die damit verbunden sind:

Gut sichtbare Displays. Ein Design-Konzept und einen Signal Code muß mitentwickelt werden. Man könnte mit vorhandener Holografie Technologie eine Lichthalbkugel am Dach erzeugen. Auch eine Möglichkeit wären Flächen am Auto oder rotierende Kuben die in extra scharfer Grafik mit E-Ink Technologie kommunizieren. Ziel muss es sein, möglichst simple, eindeutige und gut verständliche Signale zu kreieren die in winzigen Augenblicken erfasst werden können und Auskunft darüber geben, was ein Fahrzeug gerade macht und womit als nächstes zu rechnen ist.

Die Kommunikation sollte da sehr unterschiedliche Dinge abdecken können. Praktische Hilfestellungen, die es jetzt schon gibt, wie den Einsatz von Sensoren und das signalisieren von Warnungen zur Vermeidung von Kollisionen im toten Winkel müssten auch außen am Wagen sichtbar gemacht werden. Absicherungen an Fahrradwegen um Autofahrern oder autonomen Autos und vice versa Radfahrern und Fußgängern beim Abbiegen oder Einbiegen akustische und visuelle Infos zu geben. Ein Radar System mit dem man quasi um die Ecke schauen kann. Signale des sich gegenseitig Wahrnehmens müssen in Echtzeit abgeglichen und valide bestätigt werden und müssen gegebenenfalls in einem Warnsignal münden.

Navigieren in Unsicherheit

Für viele Menschen stellt die gesteigerte Komplexität der Fahrzeuge sowie der Verkehrsknotenpunkte eine verstärkte Desorientierung, erhöhte subjektive Unsicherheit und in weiterer Folge eine psychische Mobilitätsbarriere dar. Diese Aspekte müssen bereits bei der Planung der technologischen Lösungen vollständig berücksichtigt werden, da nachträgliche Adaptierungen mit sehr hohen Kosten verbunden sind. Dafür ist es wichtig zu verstehen, wie Menschen mit ihrer Umgebung interagieren und wie unterschiedliche, neue Medien und Informationsinhalte das Orientierungs- und Navigationsverhalten beeinflussen. Wie diese Entwicklung die Nutzungsmuster beeinflusst und welche Anforderungen sich dadurch für zukünftige Leitsysteme ergeben sind Fragen, denen sich Motiz sowohl methodisch als auch inhaltlich nähert.

Eine Reaktion auf die vielen Prognosedaten die in Mobilitätsprozessen verarbeitet werden, wäre Menschen den Grad an Unsicherheit der damit verbunden ist ebenfalls mit zu kommunizieren. Ähnlich wie bei sozialen Mensch zu Mensch Interaktionen sind Veränderungen und Anpassungen leichter zu verkraften wenn die Maschine zum Beispiel grafisch anzeigt mit welcher Genauigkeit sie zu einem bestimmten Zeitpunkt am Zielort ankommt.

Technik lernt vom Mensch zu lernen

Mit seinem Mobilitätsverhalten, sowie ergänzend mit Likes und Dislikes via Motiz könnte man dem Auto nach und nach auch einiges beibringen. Das wär ein indirektes auf verschiedene Fahrzeug- und Mobilitätstypen übertragbares Machine Learning über eine App.

Jedes Mal ein neues Auto mit neuen Gadgets. Neue Dienste, neue Knöpfe. Das wird einen immens gesteigerten Kommunikationsbedarf des Fahrers mit dem Auto bedeuten. Das Auto wird sich quasi selbst beim Fahrer anlernen müssen sonst führt das zu heillosem Chaos. Das weiß jeder der sich schon ärgert wenn er im neuen Wagen bloß das Licht sucht. Wie wird das funktionieren wenn 1000,- unterschiedliche Bedienungspanels zum Rätselraten einladen werden. Dieses Chaos Markenübergreifend einzudämmen und Digitale Hilfestellungen, Spracherkennung etc. für die direkte Fahrerkommunikation mit dem Auto wird eine eigene Spielwiese für Kommunikationsdesigner und Interface Anbieter. Denkbar wäre auch das man sein eigenes Plug In Interface ins Auto mitbringt oder ein spezifisches vorher in seinen Einstellungen anfordert. Andere Dinge sind da leichter umzusetzen. Die Sprache des Kommunikators im Wagen stellt sich automatisch auf die Sprache der eigenen App ein. Und es braucht Info für den Fahrer über den Zustand des Wagens. Die autonomen Fahr-Fähigkeiten des Gefährts. Simpler dann noch. Wartungsstand. Winterreifen. Profil. PS. Höchstgeschwindigkeit. Verbrauch. Energiestand.

Die Technik wird lernen, vom Menschen zu lernen. Eine lernfähige künstliche Intelligenz wird viele unserer Wünsche antizipieren und von uns delegierte Aufgaben im Hintergrund erledigen. Dadurch ändert sich die Interaktion von Mensch und Technik grundlegend. Bildschirme oder Touchscreens sollen ersetzt werden und durch intuitivere Formen der Kommunikation und Interaktion zwischen Mensch und Maschine verdrängt. Die Technologie soll dadurch menschlicher werden und einfacher zu bedienen.

Auf Fahrer abgestimmtes Fahrzeug

Die Zukunft sind nicht anonyme Transportmittel für jeden – sondern in ein persönliches, auf ihn abgestimmtes Fahrzeug. Erfahrungen verbessern die Fähigkeiten des digitalen Freundes im Auto laufend und gibt Empfehlungen ab. Eine wichtige Rolle in der Kommunikation zwischen Fahrer und Fahrzeug übernimmt bei BMW ein sogenannter Companion. Der Companion sorgt für einen stetigen Austausch von Daten. Durch immer neue Erfahrungen mit seinem Besitzer und dessen Mobilitätsgewohnheiten verbessert er sich ständig. Dadurch erledigt er alltägliche Dinge für ihn irgendwann von selbst und gibt passende Empfehlungen. Unabhängig vom eigentlichen Fahrzeug soll er so für seinen Besitzer ständig wertvoller werden.

Digitaler Freund macht Lenker zu einem besseren Autofahrer

Im Boost-Modus bei BMW fokussiert sich das Fahrzeug auf den Piloten und unterstützt ihn beim Fahren, zeigt ihm Ideallinie, Einlenkpunkte und optimale Geschwindigkeit und macht ihn so zum perfekten Piloten, zum Ultimate Driver. Mit Hilfe sensorischer und digitaler Intelligenz lernt das Fahrzeug den Fahrer immer besser kennen. Das Auto der Zukunft wird so zum digitalen Freund. Eine wichtige Rolle spielt der Companion auch beim Übergang vom Boost- in den Ease-Modus. So lange im Boost die volle Konzentration des Fahrers der Straße gehört, verharrt der Companion flach in der Instrumententafel. Bei der Übergabe der Verantwortung vom Fahrer an den BMW Vison Next 100 erhebt er sich und verbindet sich mit der Windschutzscheibe. Ein entsprechendes Lichtsignal zeigt dem Fahrer die Bereitschaft zum vollkommen automatisierten Fahren.

Energie-Management, Lade-Management, Platooning

Megacities und Globalisierung: Mobilität wird vielseitig. Ein wesentliches Merkmal des Wandels sind, stark wachsende Ballungsräume. Experten schätzen, dass 2050 in Europa mehr als 75 Prozent, in den USA fast 90 Prozent aller Menschen in Städten leben werden. In nicht allzu ferner Zukunft wird wahrscheinlich die Mehrheit der Autos komplett autonom fahren. Und das in Städten, in denen weitaus mehr Menschen als heute leben werden. Die Autobranche ist im größten Umbruch ihrer Geschichte. Das Auto. Mobilitätswunder, treibende Kraft der industriellen Revolution und je nach Sichtweise Ursache oder Lösung unserer Verkehrsprobleme. Nach mehr als 100 Jahren, in denen sich Autos zwar kontinuierlich weiterentwickelt, aber nicht revolutionär verändert haben, beginnt eine ganze Branche, alte Konzepte über Bord zu werfen, neue Ideen zu schmieden und das Auto neu zu erfinden. Elektrisch soll die Autozukunft sein. Und ganz ohne Fahrer auskommen.

Nachhaltigkeit

Wie eine aktuelle Analyse der Fahrgewohnheiten der Österreicher durch das Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie ergeben hat, fährt man hierzulande deutlich öfter mit dem Auto als vor 20 Jahren. Mag in Großstädten das Angebot an öffentlichen Verkehrsmitteln heute gut genug sein, um problemlos aufs Auto zu verzichten, ist es in ländlichen Regionen nach wie vor alternativlos. Die in der populären Wahrnehmung etablierte Einschätzung, junge Leute würden sowieso nicht mehr Auto fahren und sich auch nicht für Autos interessieren, deckt sich mit der Realität ebenfalls nicht. Auch wenn “Millennials” in Städten immer häufiger auf ein eigenes Auto verzichten, fahren sie doch häufiger selbst mit dem Pkw, als das beispielsweise die über 55-Jährigen tun. Die vermeintlich alternativen Mobilitätsformen so zugetane Gruppe der 20-bis 24-Jährigen ist genau das nicht: Keine andere Altersgruppe erledigt weniger Wegstrecken mit dem Fahrrad oder zu Fuß. Das Auto steht klar auf Platz eins, gefolgt von öffentlichen Verkehrsmitteln.

Doch wie lässt sich diese verkehrsdemografische Realität mit politischen Forderungen nach weniger Verkehr und weniger Emissionen vereinbaren? Neue Möglichkeiten Immer wenn es in der Vergangenheit darum ging, Visionen vom Verkehr der Zukunft zu zeichnen, gab es zwei absolute Fixpunkte: Der Antrieb wird elektrisch (und damit sauber) sein, und Autos werden von selbst fahren können. Diese beiden Vorstellungen haben sich seit gut 70 Jahren nicht verändert. Eingetroffen sind beide Szenarien bislang aber nicht. Nun scheint die Automobilbranche jedoch bereit für eine Revolution. Egal welchen Autohersteller man heute zu seinen Zukunftsplänen befragt, bei jedem fallen schon in den ersten Sätzen die Wörter “elektrisch” und “autonom”. Was Prognosen allerdings auch voraussagen, ist, dass es noch eine ganze Weile dauern wird, bis sich E-Autos wirklich flächendeckend durchsetzen werden.

Drei Faktoren bremsen hier das Kundeninteresse: die in den Augen vieler Autofahrer geringe Reichweite, mangelnde Ladeinfrastruktur (plus lange Ladezeiten) und die hohen Preise. Zumindest bei zwei dieser Kritikpunkte will das Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie dem Elektroauto etwas unter die Arme greifen: Erstmals sollen Elektroautos auch in Österreich durch eine Kaufprämie und durch steuerliche Erleichterungen gefördert werden, was den effektiven Kaufpreis und die laufenden Kosten senken wird -und eine Förderungsinitiative soll auch den Ausbau von Ladeinfrastruktur und E- Tankstellen vorantreiben. Schneller laden Schützenhilfe bekommt das Ministerium beim Thema Ladeinfrastruktur von den (deutschen) Autoherstellern. Ein Konsortium der in Deutschland ansässigen Hersteller hat sich zum Ziel gesetzt, selbst Ladestationen entlang der wichtigsten Verkehrsadern zu errichten. Die E-Tankstellen sollen dabei auch über Schnellladefunktionen verfügen, die die Akkus der Elektroautos sogar noch deutlich schneller “auftanken” können als Teslas ultraschnelle “Supercharger”-Ladesäulen. Dabei fällt auch für Österreich ein bisschen etwas ab: Immerhin sechs solcher Schnellladestationen sollen entlang der heimischen Autobahnen gebaut werden, was die Ängste von E-Fahrern, auf der Strecke mit leeren Batterien liegen zu bleiben, deutlich lindern sollte. Problematischer ist hierzulande noch das Netz kommerzieller Ladestationen zu sehen. Öffentlich frei zugängliche E-Ladepunkte finden sich kaum. Fast alle Charger kommerzieller Anbieter stehen in Österreich in Tiefgaragen, auf Parkplätzen von Einkaufszentren oder an den Servicepunkten der Autohersteller. Die wenigsten sind überhaupt kostenlos anfahrbar (Parkhäuser), viele nicht in der Nacht erreichbar (weil hinter Schranken verschlossen). Auch die Preise für den zu tankenden Strom sind noch ein Problem: Schnell wird das vermeintlich im Betrieb so günstige Elektrofahrzeug deutlich teurer als ein “Stinker” mit Benzinmotor.

Geld und Ressourcen sparen mit Digitalisierung

Zur Kommunikation und Vernetzung bzw. Energieersparnis gehören auch Abrechnungssysteme zwischen unterschiedlichen Nutzern und Verkehrsmitteln und Nutzungsformen. Wie wird abgerechnet wenn 4 Personen mitfahren, wie wenn es zu Verschmutzungen im Wagen kommt. Verursacherprinzip, Mithaftung?

Infos über den Energieverbrauch, die Organisation des Umstiegs und der Lade- oder Tankvorgänge. Wenn es gelingen soll das man unprätentiös wie im Auto von A nach B kommt dann muss sichergestellt werden das immer genau zum richtigen Zeitpunkt das richtige Mobilitätsmittel zur Verfügung steht die Ladung ausreichend ist alles unkompliziert abgerechnet wird und dabei noch Leerfahrten so gut wie möglich ausgeschlossen werden. Eine Herausforderung die uns noch Jahre beschäftigen wird, wofür es aber zumindest vielversprechende technische Lösungsansätze gibt.

Man könnte Anreizsysteme entwickeln die mittels Smart Contracts (Ethereum) die verschiedenen Prozesse auslösen, dokumentieren und in Realtime abrechnen.

Geeignete IoT Schnittstellen, Zuverlässigkeit, Skalierbarkeit der dezentral abgesicherten Rechenvorgänge, Datensicherheit sind hier bloß die wichtigsten Voraussetzungen.

Wenn es autonome Fahrzeuge gibt kann Transport und Logistik völlig neu gedacht werden. Alles Mögliche an Transporten könnte dann innerhalb der Reise-Mobilität erledigt werden und mit ihr verschmelzen. Dezentrale Dienstleistungen werden um diese Möglichkeiten entstehen die ebenso automatisierte Kommunikation und Vernetzung benötigen. Pakete kann man bereits jetzt mit dem Auto bei einer Privatfahrt mitnehmen und man wird dafür bezahlt. Was wir in Zukunft brauchen werden ist eine Logistik und ein Rechnernetzwerk das diese Fahrten zur Gänze koordiniert und optimiert und dafür bieten dezentrale Blockchain Ansätze wohl bald echte Lösungen.

Ein Einkauf kann dann zum Beispiel vom Fahrzeug mittels Smart Contracts selbstständig während eines Friseurtermins erledigt werden. Der Wagen fährt an speziellen Stationen der Supermärkte vor. Ein Laderaum mit speziellen Boxen öffnet sich. Der Erhalt der Ware wird abgezeichnet, die Bezahlung automatisiert abgewickelt.

Trotzdem. Kern der neuen Entwicklungen. Die Bewegung von A nach B an sich muss attraktiv bleiben und allzu komplexe Systeme sind erfahrungsgemäß mit Vorsicht zu genießen. Tesla hat gerade in seiner vollautomatisierten Fabrik lernen müssen, das sie zu weit gegangen sind beim Automatisierungsgrad und kämpfen mit großen Produktionsproblemen für den Tesla 3.

Ein Element des Erfolges solcher Dienste ist schlicht auch der Name des Systems oder der dazugehörigen App. Es gibt den FordPass wo Ford seine Mobilitätskampagnen bündelt. Daimler hat sein Mercedes Me. Grundsätzlich tendieren Firmen allerdings dazu Mobilität von morgen ziemlich technologisch zu benennen. Sie sprechen von autonomen Fahrsystemen und Leveln die Unabhängigkeitsgrade nach SAE Definiton. Für den Nutzer, den Kunden ist da vermutlich etwas ganz anderes maßgeblich. Deshalb nenne ich die Konzept-App Motiz. Einfach; persönlich.