Wenn sich Elon Musk in eine Schlacht stürzt, dann richtig. Als der Tesla-Chef jüngst seine Strategie für selbstfahrende Autos und Roboter-Taxis präsentierte, wütete er heftig über den Einsatz von Lasersensoren bei autonomen Fahrzeugen, dem sogenannten LiDAR.
Das Kürzel steht für „Light Detection And Ranging“ und beschreibt das Abtasten der Umgebung und das Vermessen von Abstand und Geschwindigkeit von dabei entdeckten Hindernissen. Das funktioniert ahnlich wie beim Radar, nur dass beim LiDAR Laserstrahlen statt Radiowellen verwendet werden. LiDAR gilt als fundamental fürs autonome Fahren, seit der Vater des autonomen Autos – der Stanford-Professor Sebastian Thrun – es in einem aufgerüsteten Volkswagen Touareg einsetzte. Der mit LiDAR-Sensoren des deutschen Mittelständlers Sick bestückte Roboterwagen namens Stanley gewann 2005 ein vom Forschungsarm des US-Militärs veranstaltetes Rennen mit zwei Millionen Dollar Preisgeld. Der Wettbewerb war der Auftakt für den Wettlauf um das autonome Auto.
Musk hat LiDAR genauestens studiert. Er setzt die Technologie sogar in seinem Raumfahrtunternehmen SpaceX ein. Doch für autonome Fahrzeuge sei LiDAR nicht nur „überflüssig wie ein Blinddarm“, sondern auch viel zu teuer und eine Sackgasse. Zudem verbraucht es eine Menge Energie. Bei seinen Teslas hat Musk deshalb auf LiDAR verzichtet, verlässt sich auf das Zusammenspiel von Kameras, Ultraschall und Radar. Wohl mit ein Grund: Der Einsatz der LiDARs hätte auch den Preis der Fahrzeuge nach oben getrieben. Zudem gelten sie als verschleißanfällig.
Neu ist Musks Ablehnung nicht. Die Vehemenz, mit der er gegen den Einsatz der Technik beim autonomen Fahren wettert, ist es schon. „Wer auf LiDAR setzt, ist dem Untergang geweiht“, prophezeit Musk. Momentan sind das alle namhaften Wettbewerber, allen voran die einst von Thrun im Auftrag von Google-Gründer Larry Page aus der Taufe gehobene Alphabet-Selbstfahrtochter Waymo. Ford und General Motors setzen ebenso auf die Messmethode. Offenbar auch Apple. Die geheimen Roboterwagen des Konzerns, die ab und zu durchs Silicon Valley huschen, orientieren sich augenscheinlich auch mit LiDAR.
Bei Waymo ist man stolz seine LiDAR-Systeme, die man mit Millionenaufwand weiterentwickelt und fürs autonome Fahren fit gemacht hat. „Wir waren die ersten, die LiDAR-Daten für deep learning eingesetzt haben“ sagt Waymo-Technikchef Dmitri Dolgov stolz. Für ihn, so Dolgov gegenüber der WirtschaftsWoche, „geht es nicht darum, eine Technologie durch die andere zu ersetzen, sondern sie so intelligent miteinander zu kombinieren, damit das leistungsfähigste, beste und sicherste System entsteht.“ LiDAR habe besonders beim Einsatz in Regen, Nebel oder Schneesturm große Vorteile.
Dragomir Anguelov, ein renommierter Experte für Maschinelles Sehen und Waymos Forschungschef geht noch weiter. Er kann sich zwar vorstellen, dass computergestütztes Fahren nur mit Kameras funktioniert. Aber: „Es ist eine große Wette, ob das klappt. Allerdings ist es überhaupt nicht nötig, dieses Risiko einzugehen.“ Waymo habe durch die Kombination „mehr Daten, die akkurater sind und leichter zu interpretieren.“
Das sieht Andrej Karpathy, der bei Tesla das Maschinelle Lernen verantwortet, anders. Für ihn ist LiDAR eine Art Trampelpfad, der um die eigentliche Herausforderung einen Bogen macht. Autonomes Fahren funktioniere nur, wenn Hindernisse nicht nur zweifelsfrei erkannt, sondern auch in Echtzeit identifiziert und deren Rolle im Verkehr genau analysiert und prognostiziert werden kann.
LiDAR, so Karpathy, erfasse nur die Umrisse eines Hindernisses. Bilder lieferten viel detailreichere Informationen. „Wir können hingegen nicht nur analysieren, um was es sich genau handelt, sondern sogar prognostizieren, wie es sich verhalten wird.“ Also beispielsweise einen Fußgänger, der über die Fahrbahn rennt oder ein Tier am Straßenrand. Solche Prognosen, beteuert man bei Waymo, bekomme man mit LiDAR auch gut hin.
Musk Argument, dass LiDAR viel zu teuer ist, will Dolgov nicht gelten lassen. „Die ersten Versionen von LiDAR waren zwar ungemein teuer, aber wir haben seitdem die Kosten immens gesenkt“, sagt Waymos Chefingenieur. „Ich gehe davon aus, dass sie weiter fallen werden.“ Als Waymo mit LiDAR startete, soll ein System 75.000 Dollar gekostet haben, inzwischen sollen es angeblich unter 5000 Dollar sein. Trotzdem summieren sich die Kosten. Der zum autonomen Taxi umgerüstete Fiat Chrysler Pacifica Van, den Waymo derzeit für den weltweit ersten kommerziellen Robo-Taxenservice in Phoenix nutzt, ist mit mehreren LiDARs bestückt. Am auffälligsten ist das auf dem Dach angebrachte System, dessen Gehäuse einem überdimensionierten Blaulicht ähnelt.
Die Zukunft von LiDAR
Ist Musk also der Zeit wieder einmal zu weit voraus? Für Buchautor und Autoexperte Mario Herger, der im Silicon Valley die Fortschritte beim autonomen Fahren beobachtet, ist das Rennen zwar noch offen. „Ich glaube jedoch, dass Musk mittelfristig recht behalten wird“, sagt er. „Kameras sind heute schon billiger und haben keine mechanischen Verschleißteile, während heutige LiDARs noch sehr teuer und mechanisch anfällig sind.“
Eine Reihe von Unternehmen arbeitet zwar auch an verlässlicheren und günstigeren Komponenten. Wenn das gelingt, wäre auch eine Kombination von Kamera und LiDAR möglich. Allerdings erlaubt eine Kombination von Kameras und immer besser werdende Algorithmen bereits jetzt eine ziemlich gute dreidimensionale Abbildung der Umgebung.
We're accelerating diverse use-case testing of the next-generation Waymo Driver. 😸🐾🍔🤖 #IPACE #animalstyle #longtail #lastmile pic.twitter.com/bRCP52Pjc0
— John Krafcik (@johnkrafcik) May 8, 2019
Am Mittwoch twitterte Waymo-Chef John Krafcik ein Foto von einem von Waymo umgewandelten Elektro-Jaguar iPace, der an einem Burgerrestaurant stoppt. Das LiDAR auf dem Dach ist mit Tarnfolie verhüllt. Doch dem Autoexperten Herger ist noch etwas anderes auf dem Bild aufgefallen. Die LiDARs, die an den Seiten des Fiat Chrysler Pacifica Vans rotieren, fehlen. Vielleicht schrumpft also in Zukunft nicht nur der Preis, sondern auch die Zahl der eingesetzten Sensoren.
Wie geht der Wettstreit von Tesla und Waymo weiter?
Die Diskussion um die beste Orientierungsart für fahrerlose Autos ist längst nicht die einzige. Doch während sich die Waymo-Vertreter Dolgov und Anguelov bereitwillig auf eine Debatte über LiDAR einlassen, wollen sie sich zu Elon Musks Plänen, schon Ende nächsten Jahres eine autonome Flotte auf den Straßen zu haben und jeden Tesla-Besitzer mit modernem Fahrcomputer zum potentiellen Robotaxi-Betreiber zu machen, lieber nicht äußern.
Bei Waymo kommt man jedenfalls langsamer beim kommerziellen Robo-Service voran als geplant. In Phoenix fahren immer noch Aufsichtspersonen mit. Warum sollte Musk viel schneller sein? „Das sollte man Elon fragen“, wehrt Dolgov ab und grinst.
