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Unter Forum Forschung fasst die Stiftung diverse Fördervorhaben zusammen. Dazu zählen wissenschaftliche Tagungen und Forschungsprojekte in kleinerem Umfang. Die Förderung erfolgt häufig in Kooperation mit anderen Stiftungen und Einrichtungen.

 
 

Wertebasierte Verhaltensentscheidung 

 

Ethische Aspekte von Verhaltensentscheidungen werden seit einigen Jahren verstärkt diskutiert, da sie für automatisierte Fahrzeuge über die technologischen Aspekte hinaus eine wichtige Rolle für die gesellschaftliche Akzeptanz spielen. Während in der Öffentlichkeit vor allem Dilemma-Situationen mit unvermeidlichem Personenschaden diskutiert wurden, soll in dem seit 2016 von der Daimler und Benz Stiftung geförderten Projekt „Wertebasierte Verhaltensentscheidung“ der Einfluss von ethischen Fragestellungen auf alltägliche Verhaltensentscheidungen im Straßenverkehr betrachtet werden. Geleitet wird es von Prof. Dr. Markus Maurer vom Institut für Regelungstechnik der Technischen Universität Braunschweig. Um einen interdisziplinären Dialog zwischen Ingenieurwissenschaften und ethischen Fragestellungen anzuregen und zu vertiefen, wurde im vergangenen Jahr der Kontakt zu Prof. Jason Millar von der Faculty of Engineering an der University of Ottawa, Kanada, intensiviert.

Forschungsjahr 2020
In den vergangenen Jahren wurden in der Arbeitsgruppe des Projekts Werte ermittelt, die für die Fahrfunktion eines automatisierten Fahrzeugs relevant sind. Diese Werte betreffen die Bedürfnisse nach Sicherheit, Mobilität, Komfort sowie die Beachtung der Straßenverkehrsregeln und Gesetze. Darauf aufbauend lag der Fokus weiterhin auf der Vorgehensweise, diese Werte in der Verhaltensentscheidung und -generierung zu berücksichtigen. Dafür wurden Beispielszenarien genutzt, eines davon, unter Annahme einer städtischen Umgebung, ist in der Abbildung dargestellt.

Das Szenario stammt aus der am Institut genutzten Simulationsumgebung Virtual Test Drive (VTD) und wurde aus der Perspektive des automatisierten Fahrzeugs aufgenommen. Parkende Fahrzeuge, die passiert werden sollen, verdecken die Sicht auf den Seitenstreifen, von dem aus ein Ball auf die Straße rollt. Der Aktionsbereich des automatisierten Fahrzeugs wird durch ein entgegenkommendes Fahrzeug eingeschränkt. Das Beispielszenario zeigt in kompakter Form viele der Herausforderungen bei der Entwicklung automatisierter Fahrfunktionen. Eine zentrale Aufgabe ist der Umgang mit Unsicherheiten im Entwicklungsprozess und in allen Systemteilen zur Laufzeit. Im letzten Jahr wurden die Auswirkungen und die daraus resultierenden Anforderungen an ein automatisiertes Fahrzeug vertieft diskutiert.

In diesem Projektjahr lag ein Forschungsschwerpunkt auf den Unsicherheiten des Entwicklungsprozesses: Unser Verkehrssystem ist eine offene Welt, in der nahezu alles zu jeder Zeit passieren kann. Daher ist die Spezifikation eines technischen Systems in einer solchen Einsatzumgebung von vornherein unvollständig – auch bei sorgfältigster Entwicklung wird nicht jede sicherheitskritische Situation im Vorfeld definiert werden können. Während menschliche Fahrer in unerwarteten Situationen auf Erfahrungswissen und Kreativität zurückgreifen können, ist dies einem automatisierten Fahrzeug nicht ohne Weiteres möglich. Einen möglichen technischen Ansatz, um mit unsicheren Spezifikationen umgehen zu können, bieten wissensbasierte Systeme: Das Ziel ist es, das Fahrzeug aus einem Satz bekannter Regeln neue Regeln schlussfolgern zu lassen und so mindestens einen Anhaltspunkt für sicheres Verhalten in unbekannten Situationen zu liefern.

Die oben gezeigte Situation, in der ein Ball aus einer Verdeckung auf die Straße gerollt ist, ist ein bekanntes Fahrschulbeispiel. Aus der Erfahrung, dass Kinder mit Bällen spielen und ihrem Spielgerät unter Umständen unachtsam auf die Fahrbahn nachlaufen, würde ein menschlicher Fahrer sein Tempo verringern. Ohne die Fähigkeit zur wissensbasierten Entscheidungsfindung müsste ein automatisiertes Fahrzeug über feste Regeln für genau diese Situation verfügen. Ohne diese Regeln könnte das Fahrzeug nicht präventiv abbremsen. Das Ziel eines wissensbasierten Systems wäre es, Assoziationen ähnlich folgender Form vorzunehmen: „Ein Ball liegt auf der Straße. Das heißt, dass ein Kind auf die Straße laufen könnte.“ Diese Assoziation könnte eine Grundlage für eine Entscheidung zum Bremsen sein. Neben solch konkreten Assoziationsketten ist es allerdings auch möglich, abstraktere Sachverhalte zu formulieren.

Dieser Herausforderung haben sich die Projektbeteiligten in Kooperation mit Prof. Millar und seinen Mitarbeitern von der University of Ottawa verstärkt gewidmet. Die kanadische Arbeitsgruppe forscht u. a. an der Schnittstelle zwischen der Entwicklung technischer Systeme und der Auslegung dieser Systeme unter ethischen Gesichtspunkten. Aus dieser Kooperation ist eine Masterarbeit entstanden, die einen ersten Beitrag zu einer wissensbasierten Entscheidungsfindung geliefert hat. Ziel war die Zuordnung von Anforderungen aus dem Entwicklungsprozess zu Werten und eine damit verbundene wissensbasierte Ableitung von Parametern und Randbedingungen für die Verhaltensentscheidung zur Laufzeit. Der Ansatz ist ein erster Schritt zur flexiblen Werteabwägung in variierenden Situationen. Das zusätzliche Wissen kann dabei etwa die verschiedenen Objekte wie „Ball“, „Kind“ und ein daraus resultierendes Unfallrisiko zu einer Kausalkette zusammenführen. Das drohende Unfallrisiko wird mit einer Verletzung des Wertes „Sicherheit“ verknüpft. Um den Wert „Sicherheit“ im resultierenden Fahrzeugverhalten zu berücksichtigen, können die Randbedingungen für das oben gezeigte Szenario zum Beispiel eine verringerte maximal zulässige Geschwindigkeit oder eine minimale Distanz zur Verdeckung beinhalten. Die explizite Verknüpfung von Anforderungen, Werten und Randbedingungen erlaubt somit einerseits eine explizite Abwägung zwischen Werten und bietet andererseits über die Randbedingungen eine Schnittstelle in das im vorherigen Projektjahr realisierte System zur Bewegungsplanung.

Durch die COVID-19-Pandemie wurde die Umsetzung der Projektinhalte für die Demonstration im Versuchsträger verzögert. Auch der Diskurs in Wissenschaft und Gesellschaft kam für mehrere Monate zum Erliegen. Erst zum Jahresende fanden wieder erste Vorträge und Workshops zum Thema virtuell statt. Dabei wurden auch ethische Aspekte und mögliche Ansätze zum Umgang mit Unsicherheiten diskutiert.

Weiteres Vorgehen
Im kommenden Jahr sollen die zusätzlich entstandenen Module im Laufzeitsystem miteinander verknüpft werden. Aus praktischen Versuchen sollen Erkenntnisse zur Funktionsweise der Werteberücksichtigung gewonnen werden. Neben der Realisierung im Versuchsträger werden für die Arbeit relevante Szenarien in einer Simulationsumgebung getestet und untersucht.

 

Beteiligte Wissenschaftler
Prof. Dr. Markus Maurer, (Projektleiter) Technische Universität Braunschweig, Institut für Regelungstechnik
Susanne Ernst
Marcus Nolte

Homepage des Projektteams