Autonome Systeme

Intelligente Maschinen im Dienst der Menschheit

Roland Siegwart (ETH Zürich)

Autonome Systeme sind Maschinen und Prozesse, die zumindest teilweise selbstständig situationsbedingte Entscheide treffen können. Diese basieren auf kontinuierlichen Messungen mit Sensoren sowie auf Algorithmen der künstlichen Intelligenz. Systeme wie Roboter in Produktionsstrassen oder Werkzeugmaschinen, die selbstständig Entscheidungen in einem genau definierbaren Entscheidungsraum treffen, werden als automatische Systeme bezeichnet. Im Gegensatz dazu bewegen sich autonome Systeme, also beispielsweise selbstfahrende Autos, Drohnen oder Auslieferungsroboter, in einem Umfeld, wo der Entscheidungsraum offen ist und überraschende, nicht voraussehbare Situationen auftreten können, denen sie zuverlässig begegnen müssen. Ein vielversprechender, oft aber überschätzter Weg basiert auf lernenden Systemen. Allerdings bleibt die korrekte Reaktion auf überraschende Situationen, die für uns Menschen oft einfach erscheint, für autonome Systeme eine Herausforderung.

So sieht es heute aus

Die Forschung hat im Bereich der autonomen Systeme in den letzten Jahren grosse Fortschritte gemacht. Jedoch sind die meisten dieser Maschinen noch mehrere Jahre, oft Jahrzehnte von einer industriellen Umsetzung entfernt. Bereits mit steigender Nachfrage im Einsatz sind hingegen autonome Putzmaschinen oder Transportroboter. Autonome Systeme sind sehr komplex und ihre Weiterentwicklung bedingt hohe Investitionen in Forschung und Entwicklung. Trotz attraktiven Versprechungen im Rahmen der künstlichen Intelligenz ist es wichtig, das Machbare wie Landwirtschafts- oder Transportroboter anzupacken, statt von Visionen wie humanoiden Robotern zu träumen. Autonome Systeme kombinieren Aktorik, Präzisionsmechanik, intelligente Regelung und Sensorik, um komplexe Abläufe selbstständig auszuführen.

Ein Blick in die Zukunft

Der Einsatz einfacher autonomer Systeme wie Inspektions-, Putz- oder Transportroboter wird in den nächsten Jahren stark zunehmen. Komplexere Systeme wie selbstfahrende Fahrzeuge, Indoor-Drohnen oder Landwirtschaftsroboter werden vermehrt Einsätze in strukturierteren Umgebungen haben. Wegen ihrer Komplexität werden sich autonome Systeme nur langsam in unserem täglichen Umfeld etablieren: Es ist mittelfristig eher eine Evolution als eine Revolution zu erwarten. Längerfristig werden jedoch autonome Systeme wie selbstfahrende Fahrzeuge oder Landwirtschaftsroboter verschiedene Bereiche drastisch verändern.

Dank der hohen Kompetenz in allen für autonome Systeme relevanten Bereichen hat die Schweiz wie kaum ein anderes Land die Fähigkeit, solche komplexen Maschinen zu entwickeln und international erfolgreich zu vermarkten. Es gilt, die Führerschaft an den Hochschulen weiter auszubauen und diese Technologien in schnell skalierenden Firmen wirtschaftlich umzusetzen.