Wie in vielen Bereichen fehlt es auch in der Flugsicherung an Arbeitskräften. Schon heute gibt es zu wenige Fluglotsen in Europa. Die Lage wird sich in den kommenden Jahren noch verschärfen, wenn viele der vorhandenen aus dem Berufsleben ausscheiden. Mit Ausbildung – so viel ist klar – wird sich der Bedarf nicht decken lassen. Künstliche Intelligenz (KI) soll künftig bei der Flugsicherung helfen.

Dirc heißt der digitale Fluglotse, eine Abkürzung für Digital Interactive Reliable Controller, der künftig mit menschlichen Kollegen zusammen Dienst tun soll. Entwickelt wurde er im Projekt Loki (Kollaboration von Luftfahrt-OperateurInnen und KI-Systemen) des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Zusammenarbeit mit Fluglotsen, der Industrie und den zuständigen Behörden wie der europäischen Flugsicherheitsbehörde European Union Aviation Safety Agency (EASA).

Rund 900 Fluglotsen fehlen aktuell in Europa. 20 bis 30 Prozent der aktiven werden in den kommenden fünf Jahren in Rente gehen. Gleichzeitig hat die KI in den vergangenen Jahren große Fortschritte gemacht.

„Durch die aufkommenden Technologien war klar, dass die Zeit reif ist, sich zu überlegen, wie wir einen digitalen Partner entwickeln können, der seinen menschlichen Team-Partner unterstützt und sicherstellt, dass der menschliche Team-Partner verantwortungsvoll seine Rolle wahrnehmen kann“, erläuterte Carmen Bruder bei der Vorstellung der Loki-Ergebnisse am 25. Juni in Hamburg. Die Psychologin am DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin ist wissenschaftliche Leiterin des Projekts. „Am Ende haben wir ein Bild, wie gut jetzt schon die Zusammenarbeit mit unserem aktuellen Prototyp funktioniert und wo wir Entwicklungsbedarf für kommende Projekte sehen.“

Der Dritte im Team ist digital

Fluglotsen arbeiten immer zu zweit in einem Team. Die Idee ist, Dirc als dritten in dieses Team zu integrieren. Ziel dabei sei nicht, Menschen zu ersetzen, betont Sebastian Schier-Morgenthal, Abteilungsleiter Lotsenassistenz am DLR-Institut für Flugführung. „Der Ansatz ist, zu überlegen, welche Arbeit die KI dem Menschen sinnvoll abnehmen und welche der Mensch tunlichst weiterhin selbst erledigt.“

Wenn ein Flugzeug einen Sektor in gleicher Höhe, ohne Kursänderung oder Konflikte mit anderen Flugzeugen durchquere, könne ein KI-System dessen Betreuung übernehmen, beschreibt er. Bei einem Notfall hingegen soll weiterhin ein Mensch der Ansprechpartner für den Piloten sein.

Dirc bilde die echte Arbeit gut nach, sagte Bruder. Das System sei dann mit Fluglotsen getestet worden: „Die mussten zwei Tage lang mit Dirc zusammenarbeiten. Wir hatten Szenarien mit und ohne Dirc und haben ganz viel gemessen: die Leistung, die Arbeitsbelastung, physiologische Variablen, Blickdaten.“ Zudem mussten die Teilnehmer Fragebögen ausfüllen.

Die Teilnahme der Nutzer sei wichtig, denn das führe zu Akzeptanz, erläutert die Forscherin. „Wenn andere Nutzer wissen, dass ihre Kollegen Teil der Entwicklungsteams waren, erhöht das ihre Bereitschaft, das System gut zu finden oder ihm zu vertrauen.“

Mehr Kapazität mit KI-Unterstützung

Der enge Kontakt zu den Nutzern hat sich offensichtlich bewährt: „Wir haben einen Sektor simuliert über Norddeutschland, fast bis Hamburg, und haben gesehen, dass wir nicht nur das Limit erreichen können, was zwei Menschen zusammen erreichen können“, erzählt Schier-Morgenthal. „Wir gehen auf 125 Prozent der Kapazität“ – also 25 Prozent mehr Verkehrsaufkommen in einem Luftraumsektor als heute. Das sei für die Luftfahrtindustrie ein großer Nutzen, „weil im Augenblick die Flugsicherung an vielen Stellen der Flaschenhals ist“.

Wann Dirc in der Praxis eingeführt werden könnte, lässt sich noch nicht sagen. Wegen der Sicherheitsanforderungen und der Zertifizierungen wird es wohl 10 bis 15 Jahre dauern, bis Dirc im Einsatz sein wird. Aber, sagt Schier-Morgenthal, es müsse ja nicht gleich das komplette System sein. „Wir haben Elemente, die wir jetzt schon auskoppeln können.“

Ein Beispiel dafür könnte eine KI-basierte Spracherkennung sein, die heute schon verlässlich funktioniert, etwa auf dem Smartphone läuft. Am Flughafen in Zürich wird ein solches System bereits getestet.

Ipas hilft Piloten

Von der KI sollen aber nicht nur Fluglotsen profitieren: Ein zweites, in Loki entwickeltes KI-System soll Piloten unterstützen. Das Intelligent Pilot Assistance System (Ipas) soll ihnen dabei helfen, eine alternative Flugroute oder einen geeigneten Ausweichflughafen zu suchen, wenn sie beispielsweise durch einen technischen Defekt zur Landung gezwungen werden.

Heute müssen sich Pilot und Copilot die nötigen Informationen aus diversen Datenbanken zusammensuchen: Wie sind die Bedingungen auf dem Flughafen, etwa die Länge der Landebahn? Wie sind die Wetterverhältnisse? Gibt es in der Nähe ein Krankenhaus, in dem der medizinische Notfall behandelt werden kann? Oft kommen dabei noch Zettel und Stift zum Einsatz, erläutert DLR-Forscherin Anne Papenfuß.

Ipas soll diese Informationen aggregieren und aufbereiten. Statt handschriftliche Notizen zu vergleichen, bekommt das Cockpit-Personal eine Übersicht mit in Fragen kommenden Flughäfen. Die Parameter wie Wetter und andere Bedingungen sind als Icons dargestellt, hinter denen Detailinformationen hinterlegt sind.

Nicht nur das: Ipas bewertet die Informationen auch: Je nach Eignung werden die Icons rot, gelb oder grün eingefärbt. Entsprechend der Bewertung werden die Flughäfen dann in einer Rangfolge gelistet, was den Piloten als Entscheidungshilfe dienen kann.

Da im Cockpit von Verkehrsmaschinen bereits heute eine Art Tablet, das Electronic Flight Bag (EFB), im Einsatz ist, könnte Ipas früher im Einsatz als der digitale Fluglotse Dirc.

(wpl)

Im Handschuhfach eines roten Tesla-Roadsters, der seit 2018 durchs Sonnensystem treibt, liegt ein kleines Stück Glas. Darin ist die komplette Foundation-Trilogie des Science-Fiction-Autors Isaac Asimov gespeichert. Wenn in einigen Milliarden Jahren jemand das Auto auflesen sollte, soll der Datenträger noch lesbar sein.

5D Memory Crystal nennt der Hersteller der Glasscheibe, das US-Start-up SPhotonix, seinen Langzeitspeicher. Das Prinzip ähnelt dem von Microsofts Glasspeicher, welcher unter dem Namen Project Silica bekannt wurde. Tatsächlich haben die Forscher hinter SPhotonix mehrere Jahre lang mit Microsoft zusammengearbeitet. Während Microsoft die Ergebnisse nur für die eigenen Cloudarchive nutzen will, geht SPhotonix einen anderen Weg: Das Unternehmen will die Technik als Lizenzgeber an die Industrie weitergeben, beliebige Firmen sollen sich passende Schreib- und Lesegeräte anschaffen können.

Das Speichermedium selbst ist denkbar einfach: eine Scheibe aus Quarzglas, wie es auch in Glasfaserkabeln eingesetzt wird. Das Material ist preiswert, chemisch außerordentlich stabil und resistent gegen Hitze, Strahlung, Salzwasser, Feuchtigkeit und Temperaturschwankungen. Die eigentliche Information schreibt ein Femtosekundenlaser in das Innere des Glases. Die Pulse dieses Lasers sind so kurz und energiereich, dass sie im Fokuspunkt das Glas modifizieren, ohne es zu beschädigen – SPhotonix hat diesen Prozess unter dem Namen FemtoEtch patentieren lassen.

Das war die Leseprobe unseres heise-Plus-Artikels „So funktioniert Langzeitarchivierung mit Voxeln in Quarzglas“.
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Gemessen daran, dass Apple mit dem Apple Pencil sogar eine eigene Hardware vertreibt, um auf dem iPad zu zeichnen und zu schreiben, ist das US-Unternehmen bislang recht zaghaft gewesen, den Eingabestift systemweit nutzbar zu machen. Mit iPadOS 27 wird der Pencil jetzt noch einmal deutlich aufgewertet – sofern auch die Entwickler von Dritt-Apps mitspielen. Apple öffnet nämlich seine Handschrifterkennung in PencilKit für alle Entwickler. Die neue Schnittstelle steht dabei nicht nur unter iPadOS, sondern auch unter iOS, macOS und visionOS 27 bereit.

Bislang war die Erkennung handschriftlicher Notizen, etwa für die Suche, Apples eigenen Apps wie Notizen und Freeform vorbehalten. Mit der neuen Schnittstelle PKStrokeRecognizer können nun auch Drittanbieter-Apps handschriftliche Eingaben erkennen, durchsuchbar machen und in normalen Text umwandeln.

Apple öffnet seinen Werkzeugkasten

Die neue API bietet laut Apple drei Kernfunktionen: Sie liefert die wahrscheinlichste Texterkennung für eine Notiz zurück, erzeugt einen durchsuchbaren Index aus mehrdeutigen Erkennungsergebnissen – etwa wenn unklar ist, ob „1“ oder „l“ gemeint war – und kann gezielt nach einem Suchbegriff innerhalb einer Zeichnung suchen, inklusive der Position auf der Seite. Die Suchfunktion lässt sich auch an Apples Systemsuche anbinden, wodurch Entwickler ohne viel Zusatzaufwand eine vollständige Suchoberfläche samt Trefferanzeige erhalten.

Wichtig für den Datenschutz: Die Erkennung läuft laut Apple vollständig lokal auf dem Gerät, eine Internetverbindung ist nicht nötig. Unterstützt werden 29 Sprachen. Da sich die Erkennungsqualität mit künftigen Modell-Updates verbessern kann, liefert Apple zusätzlich eine Versionsnummer mit, anhand derer Apps prüfen können, ob gespeicherte Indizes neu erstellt werden sollten.

Tieferer Zugriff auf das Datenmodell

Neben der reinen Erkennung erlaubt iPadOS 27 auch einen tieferen Zugriff auf das Datenmodell von PencilKit: Damit soll das Handgeschriebene für App-Entwickler besser zugänglich werden. Neue Funktionen zum „Slicing“ erlauben es Dritt-Apps zudem, Striche programmatisch zu radieren oder Teilabschnitte zu extrahieren – etwa, um die Schreibreihenfolge eines handschriftlichen Zeichens als Animation nachzuzeichnen, wie Apple in einer Demo zum Erlernen chinesischer Schriftzeichen zeigte.

Auch bestehende Zeichenflächen außerhalb von PencilKit profitieren: Wer Striche bislang als Bézier-Pfade speichert, kann sie nun in PencilKits eigenes Format umwandeln und so ebenfalls Zugriff auf die Handschrifterkennung erhalten. Spannendes Detail für Entwickler: PKStrokeRecognizer ist als Swift-Actor implementiert und arbeitet asynchron, sodass Apps die Handschrifterkennung ohne Blockieren der Benutzeroberfläche ausführen können.

(mki)