Die Geschichte der selbstfahrenden Autos

In den 1980er Jahren verbreiteten Popkultur-Ikonen wie der Terminator und Knight Rider den Gedanken vollständig autonomer Roboter und Autos. In den darauf folgenden Jahrzehnten haben wir das Konzept autonomer Fahrzeuge als kommende Realität akzeptiert, doch sie blieben weiterhin auf Science-Fiction beschränkt.

Doch heute, da sich Sensor-, Computer- und Aktuatortechnologien rasant weiterentwickeln, haben allgemeine Maschinen ihre Effizienz und Leistung bereits durch Automatisierung und Optimierung transformiert. Autonome Fahrzeuge (AV), autonome Roboter und autonome Autos teilen alle die gleichen grundlegenden Technologien, wie beispielsweise maschinelle Lernalgorithmen, hochentwickelte Sensoren und funktionale Anforderungen an Autonomie mit minimaler menschlicher Interaktion.   Angesichts der Tatsache, dass die Technologien dieser Geräte synonym sind, wirft dieser Artikel einen Blick auf die Geschichte von selbstfahrenden Autos und autonomen Robotern und darauf, wie diese die kommende Ära prägen werden.

Der erste selbstfahrende Roboter

Moderne autonome Roboter und Fahrzeuge arbeiten mit maschinellen Lernalgorithmen wie neuronalen Netzwerken, von denen viele auf der tatsächlichen Organisation des menschlichen Gehirns basieren. Es ist keine Überraschung, dass einer der ersten autonomen Roboter von einem Neurobiologen konzipiert wurde.   William Grey Walter, ein amerikanisch-britischer Wissenschaftler mit einem Hintergrund in Neurophysiologie und Kybernetik, entwickelte die ersten Roboter, die darauf ausgelegt waren, „zu denken“ wie Menschen. Die Roboter, Elmer und Elsie, ähnelten in Form und Größe im Allgemeinen zwei Schildkröten und wurden so gestaltet, dass sie auf Lichtreize in spezifischer Weise reagierten.   Elmer und Elsie wurden kurz nach dem Zweiten Weltkrieg aus überschüssigen Militärteilen und Weckern gebaut, doch ihr Einfluss auf die Robotik würde die nächste Generation autonomer Roboter und Fahrzeuge prägen. Diese Roboter zeigten eine der einfachsten (und allerersten) Formen autonomer Navigation.

Der erste autonome Industrieroboter

Der erste Industrieroboter, Unimate, wurde 1954 vom Erfinder George Devol vorgestellt und 1961 erstmals in einer Montagelinie von General Motors eingesetzt. Unimate war dafür verantwortlich, das Abkühlen von Druckgussteilen zu automatisieren. Frisch gegossene (und sehr heiße) Türgriffe wurden in ein Becken mit Kühlflüssigkeit getaucht, was die Notwendigkeit einer menschlichen Verantwortung für diese äußerst gefährliche und potenziell schädliche Aufgabe eliminierte.   Unimates systematische Aufgaben wurden in einem Trommelspeichergerät gespeichert. Es verfügte über eine computerähnliche Box, die ihm half, die notwendigen Funktionen seiner Positionen auszuführen. Unimate half den Industrie- und Fertigungssektoren, den Wert autonomer Roboter zu verstehen, und legte somit die Grundlage für nahezu alle aufgabenorientierten autonomen Roboter, die Sie heute auf Montagelinien auf der ganzen Welt sehen können.

Der erste universelle autonome Roboter

Shakey, der erste reale Höhepunkt eines persönlichen Assistentenroboters, der bei monotonen Aufgaben helfen konnte, wurde zwischen 1966 und 1972 im Artificial Intelligence Center des Stanford Research Institute entwickelt. Diese Erfindung war das erste autonome Objekt, das logisches Denken nutzte, um physische Aktionen auszuführen. Shakey war eine technische Kombination aus Computer Vision, Verarbeitung natürlicher Sprache, Aktuatoren und Sensoren. Er war in der Lage, grundlegende Befehle von einem Menschen entgegenzunehmen, diese Befehle in einfache Aktionen herunterzubrechen und diese Aktionen dann in spezifische Aktionssequenzen über On-Board-Systeme aufzuteilen.   Obwohl dies neuartig erscheinen mag, findet sich diese Aufschlüsselung von Informationen auch heute noch in modernen autonomen Fahrzeugen. Zum Beispiel verfügen Tesla-Automobile über eine „Summon“-Funktion, bei der ein Nutzer sein Tesla herbeirufen kann, damit es sich autonom zu ihm in einem Parkplatz navigiert. Der Tesla ist in der Lage, diesen Befehl in eine Reihe spezifischer Manöver aufzuteilen, die alle aus spezifischen Systemsteuerungsbefehlen bestehen.

Das erste selbstfahrende Auto

Das erste selbstfahrende Auto wurde 1995 erfolgreich von Pittsburgh nach San Diego gesteuert, obwohl es sich dabei nicht um ein serienmäßiges Produktionsfahrzeug handelte. Das Navlab5, das fünfte von zehn Fahrzeugen, das vom Robotics Institute der Carnegie Mellon University nachgerüstet wurde, war ein autonomes Fahrzeug, das in der Lage war, sich selbst zu lenken. Von den neun anderen Navlab-Fahrzeugen waren einige halbautonom, während andere unter begrenzten Szenarien vollständig autonom waren.   Navlab5 ist dafür bekannt, dass es sich ohne jeglichen menschlichen Eingriff von Pittsburgh nach San Diego gesteuert hat und somit das erste autonome Auto war. Während der tatsächliche Fahrer des Fahrzeugs für Beschleunigung und Bremsen verantwortlich war, konnte Navlab5 Kameras und eine Vielzahl anderer Sensoren nutzen, um über 2000 Meilen ohne menschliches Eingreifen zu navigieren – ein Meilenstein in der Geschichte autonomer Fahrzeuge und der Robotik.

Erstes Fahrzeug mit intelligenter Hindernisvermeidung

Vielleicht als sowohl autonomer Roboter als auch autonomes Fahrzeug betrachtet, war der Mars-Rover Sojourner das erste autonome Gerät, das in der Lage war, Hindernisse durch Objekte gezielt zu erkennen, zu identifizieren, zu klassifizieren und eigenständig zu navigieren. Sojourner wurde in den frühen 1990er Jahren von der NASA entwickelt und landete am 5. Juli 1997 auf dem Mars.   Angesichts der Kommunikationsverzögerung von 5 bis 20 Minuten zwischen Mars und Erde benötigte der Mars-Rover eine Navigationsintelligenz, die es ihm ermöglichte, eigenständig ohne menschliches Eingreifen zu fahren. Während der Mars-Rover von Wissenschaftlern auf der Erde gesteuert wurde, gaben diese dem Rover lediglich Anweisungen, wohin er als Nächstes fahren sollte, anstatt ihm spezifische Navigationspfade oder Strategien vorzugeben.   Sojourner verwendete einen Laser und Kameras, um Objekte zu identifizieren und zu vermessen, um besser zu verstehen, wie er sich zum nächsten Zielpunkt bewegen konnte. Obwohl die Objekterkennung seit 1997 um Welten fortgeschritten ist, war die im Mars-Rover eingesetzte lasergestützte Erkennungstechnologie die erste ihrer Art und ein grundlegender Baustein sowohl für moderne LIDAR-Technologie als auch für Methoden der Objekterkennung.

Das erste selbstfahrende Serienauto

Der Anspruch auf das erste autonome Serienfahrzeug hängt von der Definition der Autonomie ab. Es gibt bisher kein Serienfahrzeug, das Level-4- oder Level-5-Autonomie erreicht hat, aber es gibt viele Fahrzeuge auf den Straßen, die heute über Level-3-Selbstfahrfähigkeiten verfügen. Fahrzeuge mit Level-1- und Level-2-Selbstfahrtechnologien erreichten die Serienproduktion zwischen den späten 1990er Jahren und Mitte der 2000er Jahre. Beispielsweise war der Lexus LS 460 aus dem Jahr 2006 das erste serienmäßige autonome Fahrzeug, das über eine aktive Spurhalteassistenz verfügte. Dies bedeutete, dass das Fahrzeug vollständig lenken und korrigieren konnte, wenn es die gewünschte Spur verließ. Honda erreichte diesen Meilenstein im Jahr 2003, setzte jedoch nur 80 % des Drehmoments ein, das zum Lenken des Fahrzeugs benötigt wurde. Diese frühen Spurhalteassistenz-Technologien basierten auf Kameras, die oberhalb der Windschutzscheibe angebracht waren, um die Position des Fahrzeugs in einer Spur zu erkennen.

Moderne autonome Roboter & Fahrzeuge

Es gibt Hunderte von Unternehmen, die an vollständig autonomen Fahrzeugen arbeiten, aber in vielen Branchen sind vollständig autonome Roboter bereits voll funktionsfähig.  Dunkle Lagerhäuser bestehen aus vollständig autonomen Robotern und Fahrzeugen, die gesamte Lagerhausanlagen mit wenig bis gar keiner menschlichen Intervention betreiben. Moderne Hersteller in nahezu jeder Branche weltweit verlassen sich auf autonome Roboter, um spezifische Aufgaben mit einer Geschicklichkeit und Effizienz auszuführen, die für Menschen unerreichbar sind.   Unterdessen integrieren viele Branchen – einschließlich der kommerziellen Automobilwelt – verschiedene Grade von Autonomie in unser tägliches Leben. Vor weniger als einem Jahrhundert folgten Elmer und Elsie einfach ziellos Licht durch einen Raum. Heute haben wir halbautonome und vollständig autonome Maschinen in jeder Ecke unseres Planeten.