Würdest du in einem Flugzeug mitfliegen, welches nur von einem Computer gesteuert wird? Glaubst du, dass in Zukunft Transportflugzeuge ohne Piloten fliegen könnten? Werden durch die Drohnentechnologie und der künstlichen Intelligenz von Autopiloten mehr Flugzeuge in der Luft sein? All diese Fragen habe ich mir gestellt und hier eine kleine Zusammenfassung was im Internet über diese Fragen steht.
Werden Drohnen Piloten ersetzten? Ja, die Drohnentechnologie und die immer weiterlernende künstliche Intelligenz von Autopiloten werden in absehbarer Zeit Piloten ersetzten. Anfangen wird es im Bereich von Transportflugzeugen und später dann auch im Personenverkehr. Diese Technologien werden die Luftfahrt revolutionieren.
Die Luftfahrtindustrie erlebt zurzeit eine blühende Wende. Die Produktion von großen Flugzeugen wie der A380 werden eingestellt und individuelle Drohnentaxis werden getestet. Das Bild der Luftfahrt wird sich in den kommenden Jahren stark ändern.
Welche Technologien gefährden den Job des Piloten?
Die Geschichte der Luftfahrt ist mittlerweile 116 Jahre alt. Die ersten Funkversuche fanden ebenso in dieser Zeit statt. Der erste unbemannte Flug wurde einige Jahre nach dem ersten Flug der Gebrüder Wright für militärische zwecke durchgeführt. Am Ende des 20. Jahrhundert wurden Unbemannte Drohnen wie die General Atomics MQ1 Predator im großen Stil eingesetzt.
Danach haben drei Technologien zum Durchbruch unbemannter Flugobjekten in der zivilen Luftfahrt geführt.
Als erstes ist die Lithium-Ionen-Batterie in Zusammenhang mit bürstenlosten Motoren zu nennen. Ebenso wichtig waren die Flugsteuerungen und der gesamte Bereich von maschinellem Lernen und künstlicher Intelligenz.
Zu bemerken war dieser Durchbrunch in den rapiden Verkaufszahlen von Drohnen für den Modellbau und den Spielzeugbereich ab dem Jahr 2015. Die erste Welle von Start-Ups für den Drohnensektor ist bereits vorüber. Nun kommt der Markt auf den Boden der Anwendungen zurück und langsam werden autonome Fluggeräte weiterentwickelt.
Betrachten wir nun die einzelnen Technologien.
Die Lithium-Ionen-Batterie brachte die benötigte elektrische Leistung mit geringem Gewicht für eine annehmbare Flugdauer. Goodenough entwickelte eine stabile Lithium-Ionen-Kathode aus einem Lithium-Ionen Phosphat in den 90ern. Diese Kathode war thermisch stabil und ermöglichte eine sichere Ladung und Entladung der Batteriezellen.
Lithium ist eines der leichtesten Elemente und hat ein großes elektrochemisches Potential. Die relativ leichten Batterien in Zusammenhang mit hohen Leistungen ermöglichen Drohnen eine lange Flugzeit von bis zu 0.2-1h.
Mehr Informationen über Batterien findest du hier.
Nachdem die benötigten Energien zur Verfügung standen musste auch die Regelungstechnik nachziehen. Dabei lag die Herausforderung beim Schalten von hohen Strömen in kurzer Zeit. Dies ist auch der Grund, warum die Regler der Motoren sehr heiß werden und mittels Kühlrippen oder Ventilatoren gekühlt werden müssen. Die Motoren selbst haben sich auch stark verändert. Bei bürstenlosen Motoren ist der Permanentmagnet am Rotor anstatt am Stator und sie werden als Außenläufer ausgeführt.
Die zweite große Technologie sind die Flugsteuerungen. Eine Flugsteuerung ist das Herz von unbemannten Flugobjekten. Sie steuert die Flugbewegungen und reagiert selbstständig auf unerwünschte äußere Einflüsse wie beispielsweise Turbulenzen. Sie beinhaltet einen leistungsstarken Mikroprozessor und verschiedenste Sensoren wie zum Beispiel Gyrometer, Beschleunigungssensoren oder Drucksensoren.
Die letzte Technologie ist maschinelles Lernen und künstliche Intelligenz. Die Basis von maschinellem Lernen ist ein sehr schneller mathematischer Algorithmus, bei der die Maschine lernt auf gewisse Eingangsdaten das entsprechende Ausgangssignal zu generieren. Dies benötigt sehr viele Lerndaten, um auf ein gutes Ergebnis zu kommen. Nach jedem gelernten Beispiel optimiert der Algorithmus seine Parameter und liest das nächste Beispiel ein. Diese Methode wird „Feed Forward Learning“ genannt.
Das Resultat ist eine immer besser werdende Maschine, welche auch auf neue Situationen selbstständig reagieren kann. Ein gutes Beispiel ist Telsa. Jedes Auto lernt selbstständig weiter. Die generierten Daten aller Autos werden dann dazu verwendet, um das autonome Fahren zu verbessern.
Alle drei Technologien führten zu einer Neuausrichtung des Flugverkehres wie beispielsweise Drohnen Taxis in Dubai, autonomer Medikamententransport in Zürich oder Löschdrohnen von Aerones. Nicht nur bereits verwendete Autopiloten werden besser und werden in Zukunft Piloten ersetzen, sondern auch neue Flugsysteme und Anwendungen werden entwickelt.
Wer ist schuld, wenn etwas passiert?
Immer wenn über autonomes Fliegen von Drohnen gesprochen wird, kommt die erste Frage, wer ist schuld, wenn etwas passiert. Diese Frage kann auf drei Personen / Unternehmen reduziert werden.
Der Betreiber: Diese Person oder Firma startet den Flug des unbemannten Luftobjektes, überwacht den Flug und dessen Route. Sie hat die Route im Vorhinein vorgegeben und überprüft, ob die Drohne dort fliegen darf und ob die Wetterverhältnisse einen solchen Flug zulassen. Somit ist diese Person oder Firma für das sichere Betreiben des Gerätes verantwortlich.
Der Drohnenhersteller: Der Hersteller baut die Drohne und bestückt sie mit verschiedensten Sensoren und installiert die Software. Er macht die statischen und dynamischen Berechnungen der Komponenten und plant und designt das elektrische System. Er ist dafür verantwortlich, dass zum Zeitpunkt der Auslieferung alle Komponenten funktionieren und entsprechend zusammenwirken.
Der Software Entwickler: Diese Person oder Firma entwickelt die Steuerungssoftware der Drohne. Sie ist dafür verantwortlich, dass das System stabil läuft. Jede Firma hat hierzu ihre eigenen Richtlinien und Prozesse, um alles zu überprüfen. Sie lernt dem System die Drohne richtig zu steuern und bereitet alles so vor, dass die Steuerung auch auf unerwartete Situationen reagieren kann.
Somit ist es nicht leicht einen Schuliden zu finden, wenn die Drohne auf eine unerwartete Situation falsch reagiert.
Im Grunde muss jedoch festgestellt werden, dass eine Maschine immun gegen Schlafmangel ist und durch eine programmierte Flugpraxis von 1000den Piloten gelernt hat, vermutlich bessere Entscheidungen trifft als ein Mensch es je könnte.
Schlussendlich werden Versicherungen diese Situation nutzen, um durch die statistisch geringe Fehlerquote viel Geld zu machen.
Würdest du einer Maschine vertauen?
Eine weitere wichtige Frage ist ob Menschen Maschinen derart vertrauen würde, dass sie sogar mitfliegen würden. Wir sind umgeben von verschiedensten Maschinen, die vor allem unseren Transport erleichtern wie beispielsweise Rolltreppen, Lifte, Züge, U-Bahnen, Schiffe und Flugzeuge.
Bei Rolltreppen und Aufzügen haben wir uns daran gewöhnt, dass niemand sie steuert oder überwacht. Bei einer Fahrerlosen U-Bahn haben wir zwar ein schlechtes Gefühl im Bauch, aber wir steigen trotzdem ein. Wie ist dies bei einem Flugzeug?
Autopiloten fliegen bereits jetzt die meiste Zeit das Flugzeug. Bei Start und Landung und in extremen Wettersituationen übernehmen die Piloten das Steuer, denn der Autopilot reagiert zurzeit nicht auf Situationen, die er bis jetzt nicht gelernt hat.
Maschinelles Lernen ermöglicht es dem Autopiloten von verschiedensten Piloten gleichzeitig zu lernen. Daten von realen Situationen und aus Flugsimulatoren werden dazu verwendet, um den Autopiloten zu verbessern.
Ich persönlich würde lieber in einem Flugzeug sitzen, dessen Pilot 1000 Jahre Flugpraxis hat, als bei einem Piloten, der gerade die letzte Flugprüfung bestanden hat.
Mehr Informationen zur Entwicklung von Autopiloten kann hier beim Blog der Universität von Stanford nachgelesen werden.
Welche Drohnen werden in Zukunft fliegen?
Viele neue Flugkonzepte und unbemannte Flugobjekte sind zu Zeit in Entwicklung oder absolvieren gerade eine Testphase. Vor allem die Gesetzte müssen ein Chaos in der Luft verhindern, dürfen jedoch die neuen Möglichkeiten nicht unterdrücken. Vieles was jetzt noch nach Science-Fiction klingt wird bald schon Realität sein.
Unbemannte Flugobjekte besitzen drei Hauptanwendungen:
Unbemannte Beobachtung aus der Luft ist bereits Realität und wird in Zukunft noch mehr expandieren. Zurzeit sind diese Drohnen im Bereich Bild- und Filmaufnahmen sehr verbreitet. Im industriellen Bereich werden sie für Dokumentations- und Schadensbegutachtung eingesetzt. Ebenso werden Drohnen für Vermessungsaufgaben und thermischer Überprüfung verwendet. In Zukunft werden vor allem Industrieanwendungen und Rettungsorganisationen vermehrt auf diese Technologie zurückgreifen.
Solche Drohnen haben ein Gewicht zwischen 3kg und 25kg und können Flugzeiten von bis zu einer Stunde erreichen.
Unbemannter Gütertransport wird bald Realität sein. Die ersten autonomen Transportflüge wurden in Lugano und ebenso in Zürich durchgeführt. Seit Dezember 2017 werden dort kleine Behälter mit 2kg zwischen zwei Spitäler transportiert. Sie enthalten Medikamente, Blutkonserven, sowie Laborproben und fliegen eine Strecke von 2.5km.
Nicht nur kleine Pakete werden in Zukunft autonom transportiert werden. Vor allem in unbesiedelten Gebieten werden die Gesetzte als erstes gelockert, um dies durchführen zu können. Eine große Herausforderung wird dann ein unbemanntes Flugzeug wie eine Boeing 747 im regulären Flugverkehr sein.
Mehr Informationen über die Drohnen in der Schweiz findest du hier.
Autonomer Personentransport in der Luft wird vermutlich in Europa etwas länger dauern. Volocopter ist der erste zugelassene bemannte Multicopter welcher käuflich ist. Bei dem Rennen um das erste Flugtaxi in Dubai ist Volocopter einer der Favoriten. Technische und logistische Sicherheit ist unbedingt notwendig, um autonomes Fliegen mit Personen überhaupt zu ermöglichen. Gleichzeitig werden bestehende Autopiloten immer besser und sicherer, wodurch sie in Zukunft immer weniger Personen zur Überwachung benötigen und letztendlich autonom fliegen können.
Kann ein unbemanntes Flugzeug gehackt werden?
Ja, es gibt verschiedenste Wege, um die Kontrolle von unbemannten Luftobjekten zu erlangen. Gängige Wege, um eine Drohne zu hacken, sind die Flugplanung zu simulieren oder sich zwischen die drahtlose Funkverbindung zu schalten. Die große Frage ist immer, was will der Hacker damit bezwecken.
Die geforderten Sicherheitssysteme gegen Hackerangriffe wären bei einem autonomen Flugobjekt, dass Menschen transportiert viel höher als es bei Spielzeugdrohnen der Fall ist.
Ist der Job der Piloten eines Rettungshubschraubers oder eines Militärjet gefährdet?
Rettungspiloten und Militärpiloten werden vermutlich die letzten Piloten sein, welche vollständig ersetzt werden. Der Grund dafür ist, weil sie über Menschenleben entscheiden müssen.