Algorithmen, die das Rennen machen

Roborace, die erste Rennserie für autonome Fahrzeuge, bedeutet mehr als die Präsentation modernster Digitaltechnik. Sie öffnet ein Fenster in die Zukunft des Automobils.

14.11.2018 Text: Angus Frazer, Fotos: Robert Grischek

Ohne Mensch am Steuer

Zehn Autos biegen auf die Rennstrecke und nehmen ihre Position in der Startaufstellung ein. Stille. Kein Motorengebrüll ist zu hören. Die Ampel springt auf Grün. Fünf der Wagen rasen im Uhrzeigersinn los, die anderen fünf entgegengesetzt. Sie beschleunigen elektrisch betrieben auf bis zu 320 km/h, bevor sie sich auf halber Strecke in einer extrem schwierigen Kurve treffen. Frontal fünf gegen fünf. Doch der befürchtete Massencrash bleibt aus. Die Boliden weichen einander bei atemberaubendem Tempo elegant mit einem Abstand von nur wenigen Millimetern aus. Was wie reiner Wahnsinn klingt, könnte in nicht allzu ferner Zukunft gut möglich sein. Denn die Rennwagen werden autonom fahren, ohne Mensch am Steuer. Dies zumindest ist die Vision von Roborace in Banbury – 120 Kilometer nordwestlich von London gelegen. Gründer des Unternehmens ist Denis Sverdlov, russischer Geschäftsmann, mit seiner 500 Millionen Dollar schweren Investmentfirma Kinetik.

Roborace basiert auf drei Entwicklungspfeilern: Elektromobilität, Vernetzungstechnologie und autonomes Fahren.

Bryn Balcombe, Chief Strategy Officer bei Roborace

Roborace soll die erste internationale Meisterschaft für autonom fahrende Rennwagen werden und ist als Support-Serie der FIA-Formel-E-Rennserie gedacht. Die Autos von Roborace – zum einen das DevBot-Entwicklungsfahrzeug, das sowohl von einem Fahrer als auch von einem System mit künstlicher Intelligenz gesteuert werden kann, zum anderen das fahrerlose Robocar ohne Cockpit und Lenkrad – sind bereits öffentlich auf Rennstrecken gefahren. Bislang hat das Unternehmen drei DevBot-Fahrzeuge, zwei Robocars sowie zwei nicht fahrtüchtige Robocars zu reinen Vorführzwecken gebaut. Eine komplette Rennserie wäre frühestens in drei bis fünf Jahren denkbar. Allerdings möchte Roborace nicht nur fahrerlose Hochgeschwindigkeits-Action bieten, wie der Brite Bryn Balcombe, Chief Strategy Officer bei Roborace, erläutert: „Roborace basiert auf drei Entwicklungspfeilern: Elektromobilität, Vernetzungstechnologie und autonomes Fahren. Die Herausforderung für die Serie liegt darin, den goldenen Mittelweg zwischen sportlicher Unterhaltung und der Entwicklung einer wirklich relevanten Technologie für autonomes Fahren im Alltag zu finden.“
Üblicherweise dient Spitzenmotorsport als Vorlage für die Automobiltechnik „normaler“ Fahrzeuge, aber Balcombe, der fast ausschließlich in der Formel 1 gearbeitet hat, ist überzeugt, dass dies in unserer heutigen Zeit hinfällig ist. Elektronische Fahrhilfen sind im Motorsport verboten, doch genau diese Art von Technologie muss für autonomes Fahren vorangetrieben werden. „Roborace ist eine Plattform, auf der die Technologie, die für autonomes Fahren erforderlich ist und die unsere Straßen in Zukunft weitaus sicherer machen wird, erprobt werden kann“, erklärt er. Vielleicht führt das dazu, dass eines Tages Automobilhersteller mit ihren eigenen Fahrzeugen in der Serie starten. Aber zunächst wird Roborace die Hardware bereitstellen, und die jeweiligen Teams steuern ihre eigene Software bei, ähnlich wie bei der Formel E. Wird das also eine Meisterschaft der Programmierer? Balcombe verneint. „Roborace stellt man sich am besten als eine Fahrerwertung vor, obwohl es hier natürlich keine Fahrer gibt. Die künstliche Intelligenz (KI) macht den Unterschied, die Qualität der Software wird über den Erfolg bestimmen – insbesondere wenn alle Robocars identisch sind.“

Roborace wird niemals den Motorsport ersetzen. Aber auch der Motorsport braucht einen Bereich, um die Technologie für autonomes Fahren, Vernetzung und Elektroantrieb zu entwickeln.

Lucas di Grassi

Angesichts der verschiedenen Software-Sets für autonomes Fahren ist sich Balcombe sicher, dass recht unterschiedliche Fahrstile entstehen werden. „Die Software performt nicht identisch, insbesondere da hier maschinelles Lernen eine Rolle spielt. Auch wir Menschen haben unterschiedliche Fahrstile, obwohl für uns alle dieselben Regeln gelten – und das wird bei den KI-Autos nicht anders sein. Ich glaube, die Markenpersönlichkeit der Automobilhersteller wird sich weit über Formgebung und Design hinaus erweitern.“

Eigentlich sollte eine derart autonome Welt Menschen wie Lucas di Grassi, die ihren Lebensunterhalt als Rennfahrer verdienen, Schauer über den Rücken jagen. Doch der Brasilianer, Audi Fahrer in der Formel E und amtierender Meister, sieht das anders: „Roborace wird niemals den Motorsport ersetzen. Aber auch der Motorsport braucht einen Bereich, um die Technologie für autonomes Fahren, Vernetzung und Elektroantrieb zu entwickeln.“ Überzeugt vom Potenzial der autonomen Rennserie, nahm Lucas den angebotenen Posten als Chief Executive Officer bei Roborace an. Aber ist das nicht ein kleiner Verrat an den Fans des echten Motorsports? „Ach, nein, heutzutage sind die Menschen immer noch von Pferderennen begeistert, obwohl man längst kein Pferd mehr braucht, um von A nach B zu gelangen. Ich bezweifle auch, dass jemand mit dem Schachspielen aufhörte, nur weil 1997 der Supercomputer Deep Blue Garri Kasparow in New York schlug. Also warum sollten wir uns vom Motorsport abwenden, nur weil Wagen mit künstlicher Intelligenz schneller fahren als Rennwagen mit einem Fahrer aus Fleisch und Blut?“

 

Wenn KI-Autos für den Straßenverkehr zugelassen werden, wird die Mehrheit der anderen Fahrzeuge immer noch von Menschenhand gesteuert.

Teena Gade, Fahrzeugtechnik-Ingenieurin bei Roborace
Aber wird es wirklich so weit kommen, dass ein autonom fahrendes Auto die Rennstrecke schneller absolviert als ein Rennfahrer? „Das ist bereits geschehen. Aktuell kann das Robocar einen durchschnittlichen Fahrer problemlos schlagen. Die Herausforderung ist noch, besser als ein Profi-Rennfahrer zu sein. Aber das ist nur eine Frage der Zeit.“ Doch auch di Grassi betont, dass Roborace helfen wird, die Welt zu einem sichereren Ort mit weniger Unfällen zu machen „Roborace sind keinerlei Grenzen gesetzt, und das Wunderbare daran ist, dass keine Menschenleben aufs Spiel gesetzt werden. So kann man die Technologie immer weiter entwickeln und verbessern, bis sie gänzlich ausgereift ist. Wenn sie funktioniert: großartig. Wenn nicht, dann kommt es nur zum Crash, mit finanziellen Schäden zwar, aber niemand wird verletzt.“ Di Grassi weiß, wovon er spricht: In der ersten Qualifying-Runde zum GT World Cup 2017 in Macau wurde er in seinem Audi R8 in eine Massenkarambolage mit zwölf Autos verwickelt. Der Unfall passierte, als der in Führung liegende Wagen in einer unübersichtlichen Kurve an der Streckenbegrenzung hängen blieb, die Fahrer der nachfolgenden Fahrzeuge den Crash nicht sehen geschweige denn noch darauf reagieren konnten. Mithilfe vernetzter Technologie, bei der die Wagen untereinander und mit ihrem Umfeld kommunizieren, könnten solche Unfälle in Zukunft möglicherweise vermieden werden.

Bis aber die Menschheit die vielen Vorteile autonomer Maschinen nutzen kann, werden noch unzählige Arbeitsstunden erforderlich sein. Niemand weiß das besser als Teena Gade aus Großbritannien, Fahrzeugtechnik-Ingenieurin bei Roborace. Früh im Kindesalter entwickelte Teena, ebenso wie ihre Schwester Leena, eine Renningenieurin, die Audi Sport zum Sieg beim 24-Stunden-Rennen von Le Mans verhalf, eine Leidenschaft für den Motorsport und die Wissenschaft. Nach Stationen beim Subaru World Rally Team und dem Williams-F1-Team verantwortet Teena heute das Roborace-Simulationsprogramm. „Es gibt bereits Autos, die  der Fahrbahnmarkierung auf der Autobahn von selbst folgen, aber wir müssen künftige KI-Autos so entwickeln, dass sie mit den sogenannten Randfällen umgehen können“, erläutert Teena Gade. „Wie reagiert ein KI-Auto auf ein unerwartetes Hindernis auf der Rennstrecke? Wir müssen dem Robocar über einen Simulator Szenarien einspeisen und es darauf trainieren, situationsbezogen richtig zu reagieren.“ Gade weiß, dass sich das mit den Herausforderungen deckt, die autonome Fahrzeuge im Alltag bewältigen müssen: „Wenn KI-Autos für den Straßenverkehr zugelassen werden, wird die Mehrheit  der anderen Fahrzeuge immer noch von Menschenhand gesteuert. Diesen Menschen wird das KI-Auto schnell auffallen, und sie werden es morgens im hektischen ­Berufsverkehr nicht langsamer angehen lassen, nur um das autonome Fahrzeug rücksichtsvoll in den Kreisverkehr einbiegen zu lassen. Wir werden das KI-Auto so trainieren müssen, dass es im Verkehr zügig mitschwimmt und bildlich gesprochen vielleicht sogar die Ellbogen etwas ausfährt.“

Zahlen und Fakten

Wenn es jemals ein Auto gab, das seine Ellbogen ausgefahren hat, ist es das fantastische Robocar. Gezeichnet wurde es von dem in Kalifornien ansässigen Fahrzeugdesigner Daniel Simon. Er arbeitete schon für eine Vielzahl von Automobilunternehmen, unter anderem Audi und das Bugatti, und gestaltete auch Zukunftsfahrzeuge für Hollywood-Kinofilme wie „Tron: Legacy“, „Oblivion“ und „Star Wars VIII“. Dieser Science-Fiction-Einfluss ist im Robocar eindeutig erkennbar. Es strahlt mit seiner flachen Tiefe pure Kraft und eine unheimliche, nahezu außerirdische Intelligenz aus. „Seit über hundert Jahren sitzen Menschen hinter dem Autolenkrad“, erklärt Simon. „Deshalb ist es so wichtig, dass das Robocar ein Gefühl, eine Emotion auslöst.“ Doch nicht nur das Design ist beeindruckend, sondern auch die Technologie des Fahrzeugs. Zu den Highlights zählt sein innovatives Carbonfaser-Monocoque in hauseigener Kons­truktion mit Rennwagenaufhängung. Die Batterie entwickelt eine Spitzenleistung von bis zu 655 kW (fast 900 PS). Bei einem Gewicht von rund 1.000 Kilogramm ermöglicht das etwa 300 km/h Topspeed. An allen vier Rädern befindet sich ein Elektromotor, um den Torque-Vectoring-Effekt für mehr Grip und verbesserte Stabilität zu gewährleisten. Das System ist vergleichbar mit der e-quattro Technologie, die Audi in den letzten Jahren entwickelt hat. Das Robocar kann ein variables Drehmoment von bis zu 300 Nm an jedem Rad entfalten, was ihm zu einer Rundenzeit verhilft, die derzeit zwei Sekunden schneller ist als die eines Formel-E-Rennwagens.

Das Robocar mit 200 km/h autonom fahren zu sehen – das ist einfach der Wahnsinn.

Bryn Balcombe, Chief Strategy Officer bei Roborace
Noch sind die Arbeiten am Robocar nicht abgeschlossen, die Hardware steht zwar kurz vor der Vollendung. Allerdings stellt die Entwicklung der Software, mit deren Hilfe das Auto seine Umgebung erkennt und blitzschnell analysiert, weiterhin eine große Herausforderung für das Roborace-Team dar. „Wir sind permanent damit beschäftigt, die Software weiterzuentwickeln und das Fahrzeug zu testen“, berichtet Bryn Balcombe. „Aber das Robocar bewegt sich eben, und so sind wir von Kameras, GPS-, Lidar- und Ultraschallsensoren abhängig, von denen ständig neue Modelle auf den Markt kommen.“ Wenn das Team jedoch beobachten kann, wie das Auto mit Vollgas auf der Flugplatz-Teststrecke Upper Heyford unterwegs ist, sind viele Mühen vergessen. „Das Robocar mit 200 km/h autonom fahren zu sehen – das ist einfach der Wahnsinn“, gesteht Balcombe. Noch wahnsinniger wäre es, würden mehrere Robocars sich mit Vollgas auf der Rennstrecke messen. „Stellen Sie sich vor, wir hätten eine KI-Fahrerwertung und eine Konstrukteurswertung und vielleicht zwei Robocars, die im selben Team um den Fahrertitel kämpfen. Erinnern Sie sich, wie spannend das die Formel 1 im Laufe der Jahre gemacht hat.“ Was mag in der letzten Runde der Fahrerwertung passieren, wenn zwei Robocars aus demselben Team mit gleichem Punktestand in einer Kurve mit 250 km/h aufeinander zurasen? „Wir möchten irgendwann von der Box aus Kommandos und vielleicht sogar Teamorders an die Robocars ausgeben“, schwärmt Balcombe. Aber genau wie bei Rennfahrern auch wird sich die künstliche Intelligenz des Robocars nicht zwingend an diese Ansagen halten.
Lucas di Grassi, 33

Lucas di Grassi, 33

Der amtierende Formel-E-Meister mit Audi ist seit vergangenem Jahr auch CEO von Roborace. Er sieht voller Spannung in die Zukunft der autonomen Rennserie: „Es gibt eine körperliche Grenze, wie schnell das menschliche Auge eine Nachricht an das Gehirn senden kann und das Gehirn eine Reaktion an Hände oder Füße weitergibt. Selbst die besten Rennfahrer der Welt limitiert das. Der Computer ist jedoch heute bereits in der Lage, 200-mal schneller als ein Mensch zu reagieren. Die Kombination von Mensch und Maschine könnte zu einer unerwartet glänzenden Zukunft für beide führen. Zu dieser gehört auch das Fahren mit einer Geschwindigkeit, die zuvor nicht für möglich gehalten wurde.“
Daniel Simon, 42

Daniel Simon, 42

Als Designer war Simon schon für Audi tätig und entwarf Science-Fiction-Fahrzeuge für Hollywood-Blockbuster. Über das Robocar sagt er: „Der Kern des Fahrzeugs ist ein torpedoförmiger Rumpf. Dort ist alles von den Impaktstrukturen bis zur Batterie und der künstlichen Intelligenz untergebracht. Die Ausbuchtungen über den Rädern dienen nicht nur einem aggressiven Look, sondern generieren auch Abtrieb. Beim Fahrzeugdesign stelle ich mir immer vor, ich arbeite an einem Skelett. Man zieht die Haut darüber, und dann zeichnen sich hier und da Knochen und Gelenke auf sehr athletische Weise ab.“

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