Human-Autonomy Teaming für Manned-unmanned Teaming Missionen – RK BAYERN am 27.02.2020

Vortrag von von Professor Dr. Axel Schulte vor Regionalkreis Bayern

Es war eine äußerst unterhaltsame und abwechslungsreiche Veranstaltung, die uns am 27.02.2020 beim Lehrstuhl Flugmechanik und Flugführung an der Universität der Bundeswehr in Neubiberg geboten wurde. Das Thema „Human-Autonomy Teaming für Manned-unmanned Teaming Missionen“ hat großes Interesse geweckt und ca. 50 Teilnehmer, davon 26 Offiziersanwärter der Offizierschule der Luftwaffe, auf dem Universitätscampus zusammengebracht. Mit seinem engagierten und lockerem Vortragsstil hat Professor Dr. Axel Schulte die Herausforderungen und Chancen seiner anwendungsorientierten Forschungen vorgestellt.

Seit 12 Jahren beschäftigen sich Professor Schulte und seine wissenschaftlichen Mitarbeiter mit dem Thema des Zusammenwirkens bemannter und unbemannter fliegender Systeme in gemeinsamen Operationen.  Vor dem Hintergrund der Überlegungen zum zukünftigen Future Combat Air System, das massiv auf den gemeinsamen Einsatz von bemannten und unbemannten Luftkriegsmitteln abhebt, stehen daher ganz konkrete Anwendungen im Zentrum der Forschung und Entwicklung von Assistenzsystemen. Hier geht das Zusammenwirken von Piloten mit sogenannten kognitiven Agenten (Human-Autonomy Teaming HAT) zur Bewältigung der hohen Arbeitsanforderungen, die sich aus den plattformübergreifenden Missionsmanagement- und Missionsführungsaufgeben im Cockpit eines künftigen Command Fighters ergeben.

Mit einem fiktiven Gespräch der Industrie mit dem akademischen Bereich führt er in die Thematik ein. Schlagworte auf industrieller Seite seien, mehr Autonomie, Einsatz von künstlicher Intelligenz und am Ende der Entwicklung auch noch Zulassbarkeit der entwickelten Systeme. Fragen die sich daraus für den akademischen Bereich ergeben seien: Was verstehen sie unter Autonomie, was wollen sie mit künstlicher Intelligenz?

Im Dialog mit der Industrie seien in einem iterativen Prozess über die Jahre Konzeptansätze und Funktionsprototypen entwickelt worden. Erprobt und validiert wurden diese dann in Mensch-Maschine Experimenten am Forschungsflugsimulator des Instituts.

Im Zusammenwirken von „maschine learning“, Algorithmen und Künstlicher Intelligenz sei man inzwischen soweit, dass der kognitive Agent ein „Gefühl“ für die Stärken und Schwächen seines menschlichen Partners aufbauen kann. Hier hätte die Erfassung von physiologischen Daten (Augenbewegung, Blutdruck, Pulsfrequenz etc.) des jeweiligen Testpiloten einen wesentlichen Beitrag geleistet.

Professor Schulte unterstreicht die sehr positive Akzeptanz der kognitiven Agenten durch die vielen Piloten, mit denen am Simulator Erprobungen und Validierungen stattgefunden haben.

Er illustriert an einem Schaubild Stufen der Automatisierung, wie sie bereits heute z. B. in der bemannten Fliegerei realisiert seien und verweist z.B. expliziert auf die hohen Anforderungen hinsichtlich Ausfallwahrscheinlichkeiten zur Gewährleistung der Sicherheit beim Fliegen. Mit steigenden Automationsgrad sei der Pilot in primär in einer überwachenden Kontrolle gefordert. Mit weiterer Automatisierung hin zur Autonomie stellen Faktoren wie steigende Ausfallwahrscheinlichkeit,  funktionale Zuständigkeiten, Verlust von Fähigkeiten beim Menschen, Komplexität und letztendlich Ethik wichtige Einflussgrößen bei der Entwicklung von kognitiven Agenten dar.

Abschließend illustriert Professor Schulte am Beispiel einer verbundenen Luftkriegsoperation die Vorteile eines Ansatzes mit bemannten und unbemannten Plattformen.  Dabei geht es zunächst primär darum, die gegnerische Luftverteidigung auszuschalten, mittels derer ein Gegner ein Anti Access/Aerial Denial sicherstellen möchte.  Mit skalierbarer Autonomie und lageangepasster Unterstützung können kognitive Agenten die Führung einzelner oder ganzer Schwärme von unbemannten Plattformen übernehmen. Dank der kognitiven Fähigkeiten, wie z.B. Routenplanung, lageangepasster Reaktion oder automatisiertem Sensormanagement könne die Aufgabendurchführung in allen Luftkriegsoperationsarten wie z.B. OCA, SEAD signifikant gesteigert werden. Voraussetzung dafür sei auch die ständige Verfügbarkeit eines sicheren Datenlinks zwischen allen eingesetzten Plattformen.

Zusammenfassend hebt Professor Schulte hervor, dass:

– die Steuerung des Flugzeugs durch den Piloten weiter in den Hintergrund rücke und der Pilot mehr als Missionsmanager gefordert sei;

– Missionsplanung und Missionausführung enger zusammenrücken und ein flexibles re-tasking während eines Einsatzes möglich werde;

– die bisherigen zentralisierten Planungsabläufe zu langwierig und schwerfällig seien und damit neue Verfahren und Prozesse notwendig werden.

In der Diskussion betont Professor Schulte, dass trotz weitestgehender Autonomie die letztendliche Entscheidungskompetenz beim Menschen liege. Diese sei aber bei rasch ablaufenden Operationen – in der Hitze des Gefechts- wahrscheinlich nicht immer zu 100 Prozent sichergestellt.

Abschließend erwähnt er im Ausblick zum einen das neue Military Aviation Research Center (MARC) an der Universität der Bundeswehr in München ein. Dieses Forschungszentrum sei einmalig in der deutschen Universitätslandschaft. Für die Industrialisierung der konzeptionellen Ansätze erwähnt er außerdem das Spin-off Unternehmen HAT.tec.

Abschluss der Veranstaltung war dann die Einweisung und Vorführung an den Simulatoren, für die Offiziersanwärter am Hubschraubersimulator und der Rest am Jetsimulator. Es wurde ein Szenario vorgestellt, das die Interaktion eines Piloten mit einem kognitiven Agenten bei einem Luftkriegseinsatz mit mehreren unbemannten Plattformen zeigt. Parallel dazu gaben wissenschaftliche Mitarbeiter Erläuterungen zu begleitenden Forschungsaktivitäten, wie der Erfassung und Auswertung physiologischer Daten der Piloten, die als Probanden am Simulator eingesetzt waren.

Sehr erfreulich war nicht nur die äußerst positive Resonanz bei den Teilnehmern. Im Nachgang übermittelte Professor Schulte seine Bewertung: „Auch für mich und die Mitarbeiter waren das Feedback und die Fragen sehr interessant und von großem Wert.  Ich würde mich auch freuen, wenn wir mal wieder was in diesem Sinne zusammen auf die Beine stellen könnten. Hat mir großen Spaß gemacht“.

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