Loki: DLR entwickelt KI-Assistenten für Fluglotsen und Piloten

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)