Projekt Salsa: Wie schnell muss ein Fahrer im autonomen Auto aufwachen?

Wer heute in einem hochautomatisierten Fahrzeug der Stufe SAE 3 im Stau steht, darf theoretisch die Hände vom Lenkrad nehmen und den Blick vom Asphalt abwenden. Das Auto übernimmt das Bremsen, Beschleunigen und Lenken, während der Mensch auf dem Fahrersitz die neu gewonnene Freiheit für ein Buch oder den Blick aufs Smartphone nutzen kann. Doch eine Grenze bleibt bisher eisern: Sobald die Augen zufallen, schlägt das System Alarm.

Das Problem ist dabei weniger die rechtliche Lage, sondern die technische Unfähigkeit der aktuellen Sensorgeneration. Heutige Autos können schlicht nicht verlässlich unterscheiden, ob ein Fahrer nur kurz die müden Augen schließt, um zu entspannen, oder ob er bereits in den Tiefschlaf gleitet.

Die Automobilbranche unterscheidet in diesem Umfeld verschiedene Stufen der Autonomie. Mit SAE-Level 3 (hochautomatisiert) übernimmt das System die Fahraufgabe unter bestimmten Bedingungen völlig, der Mensch muss aber innerhalb einer Vorwarnzeit bereit sein, das Steuer wieder zu übernehmen. Bei der SAE-Stufe 4 (vollautomatisiert) ist das Fahrzeug in spezifischen Szenarien wie etwa auf der Autobahn so weit eigenständig, dass der Mensch theoretisch komplett abschalten und eben auch schlafen könnte: Das Auto bringt das System hier bei Bedarf planmäßig selbstständig in einen sicheren Zustand.

KI-Analyse statt bloßer Videoüberwachung

Hier setzt das Forschungsprojekt Salsa an („Smarte, adaptive und lernbare Systeme für Alle“). Dahinter steht ein Verbund aus Automobilherstellern, Zulieferern und Wissenschaftlern, den unter anderem die Uni Stuttgart und das Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung (IOSB) vorantreiben. Dessen Experten in Karlsruhe arbeiten daran, das technisch möglich zu machen, was der Gesetzgeber für Level-3-Systeme eigentlich schon erlaubt: das Relaxen mit geschlossenen Augen.

In umfangreichen Nutzerstudien haben die IOSB-Forscher daher Daten erhoben, um eine Künstliche Intelligenz (KI) zu trainieren. Diese soll dadurch weit mehr ausmachen können als nur geschlossene Lider. Es geht um Nuancen in der Körperhaltung und minimale Bewegungen, die von Innenraumkameras erfasst und in Echtzeit analysiert werden.

Der Clou bei den Versuchen im realitätsnahen Fahrsimulator des Instituts ist die Kombination verschiedener Messmethoden. Während Sensoren, wie sie bereits in Serienfahrzeugen verbaut sind, die Körperhaltung des Fahrers tracken, überwachen die Wissenschaftler parallel dazu die Hirnströme mithilfe der Elektroenzephalographie (EEG). Dabei messen Elektroden auf der Kopfhaut die elektrische Aktivität des Zerebrums. Die damit gewonnenen Daten dienen als Referenz, um der KI beizubringen, den tatsächlichen Zustand eines Menschen möglichst präzise einzuschätzen. So soll das System lernen, ob eine Person lediglich regeneriert oder bereits in Morpheus‘ Arme gesunken ist. Das ist entscheidend, da sich die Anforderungen an die Rücknahme der Fahraufgabe je nach Zustand deutlich unterscheiden.

Zeitfenster der Benommenheit

Ein zentraler Aspekt der Forschung ist die sogenannte „Sleep Inertia“, also die Phase der Benommenheit direkt nach dem Aufwachen. Die Studien des IOSB belegen laut ersten Veröffentlichungen, dass die physische und psychische Leistungsfähigkeit nach einem echten Schlaf deutlich herabgesetzt ist. Ein entspannter Fahrer mit geschlossenen Augen ist demnach bereits nach etwa zehn Sekunden wieder voll einsatzbereit. Ein schlafender Mensch benötigt im Fall einer notwendigen Übernahme der Fahrzeugsteuerung auf Level-4-Niveau dagegen mindestens zwei Minuten, bis er wieder sicher agieren kann. Diese zeitliche Diskrepanz muss die Fahrzeug-KI zwingend einplanen, um gefährliche Situationen beim Übergang von der Autonomie zur manuellen Fahrt zu vermeiden.

Damit dieser Wechsel am Steuer nicht nur sicher, sondern auch komfortabel gelingt, hat das Projektteam auch untersucht, wie ein „sanftes Wecken“ durch das Fahrzeug aussehen könnte. Ein bloßes schrilles Warnsignal reicht oft nicht aus oder führt zu Schreckreaktionen. Die Forscher identifizierten stattdessen eine Kombination aus Vibrationen im Sitz und gezielten Sound-Elementen als optimalen Weg, um den Fahrer zurück in das Hier und Jetzt zu holen. Einen entsprechenden Prototyp testeten die Wissenschaftler nach eigenen Angaben bereits erfolgreich.

Praxis-Check in Schwabenlandhalle

Die Ergebnisse dieser Arbeit sind mehr als graue Theorie. Sie könnten die Basis bilden für eine neue Generation von Fahrerzustandsmodellen, die künftig in Serienfahrzeugen für mehr Sicherheit und Akzeptanz sorgen. Wer sich ein Bild vom aktuellen Stand der Technik machen will, kann dies am 12. Februar in der Schwabenlandhalle in Fellbach tun. Dort präsentiert das Projektkonsortium, das vom Bundeswirtschaftsministerium eine Finanzspritze von rund 10 Millionen Euro erhalten hat, seine Zwischenbilanz. Der Weg zum entspannten Nickerchen hinter dem Steuer scheint auch damit zwar noch weit, doch die technologischen Leitplanken werden gerade in Karlsruhe und Stuttgart eingeschlagen.

(nie)