Ein „Schmerzempfinden“ für Drohnen und Autopiloten: Wissenschaftler finden neue Sicherheitsmethode

Wissenschaftler der Technischen Universität Delft und der Universität Wageningen in den Niederlanden haben ein unerwartetes, aber revolutionäres System für autonome Fahrzeuge entwickelt. Diese Technologie ermöglicht es Drohnen und selbstfahrenden Autos, „Schmerz zu empfinden“, ähnlich wie lebende Organismen. Dieser Ansatz gilt als wichtiger Schritt, um technische Defekte zu erkennen und zu beheben, bevor sie auftreten. Dies berichtet Ixbt.com berichtet .

Das Funktionsprinzip des Systems basiert auf der menschlichen Biologie. Wenn ein Mensch verletzt wird, sendet das Nervensystem sofort ein Gefahrensignal an das Gehirn, was den Körper dazu zwingt, die Belastung zu reduzieren und schwerere Schäden zu verhindern. In einem Artikel, der in der Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) veröffentlicht wurde, gaben die Forscher bekannt, dass es ihnen gelungen ist, ein digitales Analogon genau dieses Mechanismus zu schaffen.

Die Technologie basiert auf einem Phänomen namens „kritische Verlangsamung“ (critical slowing down). Früher wurde diese Methode in der Ökologie verwendet, um katastrophale Veränderungen in komplexen Systemen vorherzusagen, wie etwa den Zusammenbruch von Ökosystemen. Wissenschaftler fanden heraus, dass technische Systeme kurz vor dem Verlust ihrer Stabilität ähnliche Muster aufweisen.

Selbstdiagnose ohne komplexe Algorithmen

Der Hauptvorteil der neuen Methode besteht darin, dass sie keine vorbereiteten Modelle des Systemverhaltens, keine historischen Daten oder extrem komplexe Vorhersagealgorithmen erfordert. Stattdessen analysiert die Technologie kontinuierlich die Signale der vorhandenen Sensoren in Echtzeit und erkennt spezifische Veränderungen, die auf eine drohende Fehlfunktion hindeuten.

Um die Forschung in der Praxis zu testen, wurden Quadrocopter der CyberZoo-Anlage verwendet. Während des Experiments beschädigten die Wissenschaftler absichtlich die Propellerblätter der Drohnen und erhöhten den Grad der Beschädigung auf bis zu 55 Prozent. Es stellte sich heraus, dass das Gerät die Kontrolle verlor, sobald einer der vorderen Propeller nur zu 15 Prozent beschädigt war. Das entwickelte System erkannte diese Anzeichen von Instabilität erfolgreich, bevor der Zustand kritisch wurde.

Projektleiter Jasper van Beers verglich die Funktionsweise des Algorithmus mit der menschlichen Fähigkeit, Schmerz zu empfinden. Ihm zufolge liefert Schmerz dem Menschen sofortiges Feedback über seinen körperlichen Zustand und hilft zu verstehen, welche Handlungen sicher sind. Moderne Mechanismen sind leider weitgehend frei von solchen Selbstdiagnosefähigkeiten.

Perspektiven für autonome Fahrzeuge

Die Forscher halten diese Technologie für besonders vielversprechend für selbstfahrende Autos und Fahrerassistenzsysteme (ADAS). Ein autonomes Fahrzeug kann mit Problemen wie Sensorausfällen oder mechanischem Verschleiß konfrontiert sein. Aktuelle Systeme bemerken ein Problem oft erst, wenn es die Fahrsicherheit direkt beeinträchtigt.

Da der neue Ansatz nur Daten von Standardsensoren verwendet, erfordert die Implementierung keine zusätzliche Hardware. Dies macht die Technologie für bestehende Robotaxi-Plattformen sehr attraktiv. Laut ixbt.com hilft die Fähigkeit, „Schmerz zu empfinden“, den Maschinen dabei, ihre Grenzen zu erkennen, bevor eine Situation kritisch wird.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass diese Entdeckung die Sicherheit nicht nur von Drohnen, sondern auch von Industrierobotern und anderen komplexen autonomen Systemen in Zukunft auf eine neue Stufe heben könnte. Dass Maschinen beginnen, sich um ihre eigene „Gesundheit“ zu sorgen, wird ein Schlüsselfaktor bei der Vermeidung technischer Unfälle sein.