Teilautomatisierung macht unaufmerksam

Gewöhnt sich ein Fahrer zu sehr an das teilautomatisierte Fahren, dann schenkt er dem Straßenverkehr zu wenig Aufmerksamkeit. Das hat Auswirkungen auf die Gestaltung geeigneter Mensch-Maschine-Schnittstellen. 

Autofahrer schauen während der Fahrt auf ihr Smartphone und nehmen wiederholt beide Hände vom Lenkrad, wenn sie Vertrauen in automatisierte Systeme entwickeln. Das zeigt eine Untersuchung des Insurance Institute for Highway Safety (IIHS) und des AgeLab des Massachusetts Institute of Technology. Die Studie legt nahe, dass die Assistenzsysteme die Menschen nachlässig werden lassen. Die permanente Überwachung der technischen Systeme führt für den Menschen offenbar zu neuen Herausforderungen und Grenzen, die eine Abwägung im Sinne des Komfortaspekts und der Leistungsfähigkeit des Menschen im Anwendungsfall notwendig machen. Wie lassen sich Mensch-Maschine-Schnittstellen also psychologisch sinnvoll und nutzergerecht gestalten?

Um zu analysieren, wie sich die Automatisierung auf die Aufmerksamkeit des Fahrers auswirkt, haben die Forscher des IIHS und des AgeLabs das Fahrverhalten von 20 Freiwilligen aus Massachusetts über einen Monat hinweg untersucht, während sich die Probanden mit Fahrerassistenzfunktionen vertraut machten. Dabei wurde untersucht, wie oft sie beide Hände vom Lenkrad nahmen oder ihre Aufmerksamkeit von der Straße ablenkten, um ihr Mobiltelefon oder die Bedienelemente an der Fahrzeugkonsole zu benutzen. 

Falsches Sicherheitsgefühl

Konkret war die Untersuchung folgendermaßen aufgebaut: Zehn Personen fuhren einen Land Rover Range Rover Evoque, der mit einer adaptiven Geschwindigkeitsregelung (ACC; Level 1) ausgestattet war, die das Fahrzeug automatisch auf einer vom Fahrer gewählten Geschwindigkeit hält und dabei einen vorher festgelegten Folgeabstand einhält. Weitere zehn Personen fuhren einen Volvo S90 mit ACC und Pilot Assist (Level 2), einem teilautomatisierten System, das dabei unterstützt, mit dem Fahrzeug innerhalb der Fahrbahnmarkierungen zu bleiben sowie eine bestimmte Geschwindigkeit oder einen festgelegten zeitlichen Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug einzuhalten. 

Die Untersuchungen zeigten, dass die Fahrer zu Beginn keinen oder nur einen geringen Unterschied in der Häufigkeit von Anzeichen einer Unkonzentriertheit zeigten – unabhängig davon, ob sie manuell, mit ACC oder mit Pilot Assist fuhren. Nach einem Monat war es jedoch wesentlich wahrscheinlicher, dass sie bei der Nutzung der Systeme unaufmerksamer wurden oder die Hände vom Lenkrad nahmen. Dabei waren die Auswirkungen des Level-2-Systems von Volvo dramatischer als die von ACC allein, so Ian Reagan, leitender Forschungswissenschaftler des IIHS, der Hauptautor der Studie.

Die Wahrscheinlichkeit, dass Fahrer nach einem Monat der Verwendung von Pilot Assist unkonzentrierter wurden, war mehr als doppelt so hoch wie zu Beginn der Studie. Im Vergleich zum manuellen Fahren war die Wahrscheinlichkeit, beide Hände vom Lenkrad zu nehmen, mehr als zwölf Mal so hoch, nachdem sich die Fahrer daran gewöhnt hatten, wie die Fahrspurzentrierung funktionierte.

Ironie der Automatisierung

Klar ist: Pilot Assist und ähnliche Systeme wie Teslas Autopilot, Cadillacs  Super Cruise und Mercedes-Benz Intelligent Drive sind nicht dazu gedacht, den Fahrer zu ersetzen. Auf Level 2 fährt das Fahrzeug teilautomatisiert, da der Fahrer "die Längs- und die Querführung, an das System in einem bestimmten Anwendungsfall übergeben kann. Der Fahrer überwacht das Fahrzeug und den Verkehr während der Fahrt fortlaufend. Er muss jederzeit dazu in der Lage sein, sofort die Steuerung des Fahrzeugs zu übernehmen", erklärt Springer-Autor Michael Nolting im Kapitel Autonomes Fahren und Künstliche Intelligenz des Buches Künstliche Intelligenz in der Automobilindustrie. 

Die Untersuchung macht aber folgendes deutlich: Da die Automatisierung jedoch Lenkung und Geschwindigkeit – in manchen Fällen recht gut – steuert, kann der Fahrer leicht die Konzentration verlieren und wird dazu verleitet, die Teilautomatisierung mit einer höher liegenden Automationsstufe zu verwechseln. Springer-Autor Ingo Wolf spricht im Kapitel Wechselwirkung Mensch und autonomer Agent des Buches Autonomes Fahren von der "Ironie der Automatisierung": So werden einerseits "Systemfunktionen aufgrund der Fehlerhaftigkeit des Menschen automatisiert, und anderseits soll genau dieser Mensch das System überwachen und im Notfall als Rückfalloption zur Verfügung stehen", erklärt Wolf.  

Überwacher-Rolle will gelernt sein

Aus der Perspektive der Mensch-Maschine-Interaktion stellt das teilautomatisierte Fahren also eine besondere fahrerische Herausforderung dar. Aufgaben eines aktiven Fahrers und Operateurs werden teilweise durch eine Überwachungstätigkeit abgelöst, was gleichzeitig auch immer eine höhere Komplexität und Anforderung an den Menschen stellt. Die wesentliche Leistung liegt dann nicht mehr beim Fahrer selbst, sondern im Wachsam bleiben und Erkennen der Notwendigkeit eines eigenen Eingriffs. Auf diesen Zusammenhang weist Springer-Autorin Ina Othersen in ihrem Fachbuch Vom Fahrer zum Denker und Teilzeitlenker hin. 

Die neue Rolle als Überwacher will also gelernt sein. Denn der Grenzwert der Überwachungsleistung, bei der die Aufmerksamkeit des Menschen abfällt, liegt nach Angaben von Othersen bei circa 15 Minuten. "Dieser Wert liegt damit unterhalb der in anderen Untersuchungen gefundenen Bereiche von 40 bis 45 min in der hochautomatisierten Fahrt sowie unterhalb der ersten Tendenzen einer Vigilanzminderung nach 20 min in der teilautomatisierten Fahrt", so die Autorin im Kapitel Diskussion und Ausblick des Buches Vom Fahrer zum Denker und Teilzeitlenker.

Nutzergerechte Assistenzsysteme

Wie kann nun die Rolle des Menschen psychologisch sinnvoll und nutzergerecht definiert werden? Wie müssen entsprechend Assistenzsysteme gestaltet sein? Springer-Autorin Othersen plädiert zum einen für spezielle Trainings, die an das teilautomatisierte Fahren gewöhnen sollen. Zum anderen soll aber auch Hilfe vom Fahrzeug selbst kommen. Unterstützende und neuartige Human-Machine-Interface (HMI)-Konzept sollen die komplexe Teilautomation optimal begleiten. Beispielsweise durch ein flexibles HMI, bei dem sich Anzeige- und Bedienerlebnisse individuell an den Fahrer anpassen, wie es die IAV im Artikel Der Mensch und das HMI der Zukunft aus der ATZ 11/2020 beschreibt. Oder durch emphatische Assistenten, die Emotionen von Fahrern erkennen und darauf basierend nutzerzentrierte Unterstützung anbieten.

Um die Überwachungsleistung eines Fahrers zu verbessern, werden zudem verschiedene Interaktionskonzepte zur Reaktivierung des Fahrers diskutiert. Dabei können Insassenkameras zur Fahrerzustandsüberwachung helfen. Denn "[w]enn ich weiß, was der Fahrer macht, dass er gerade nicht auf die Straße schaut, dann kann ich seinen Blick durch eine Warnmeldung des HMI wieder auf den Verkehr lenken", erklärt Continental-Experte Knut Ehm im Interview "2026 wird jedes Auto mindestens eine Insassenkamera haben" aus der ATZ 4/2020. Wichtig sei hierbei herauszufinden, wie und wann ein Hinweis an den Fahrer im jeweiligen Fahrkontext optimal ausgegeben werden muss – etwa visuell mit Lichtmustern, akustisch durch Einspielen der Lieblingsmusik des Fahrers oder haptisch. 

Die HMI-Forschung macht deutlich: Um ihre Wirkung maximal entfalten zu können, müssen sie nicht nur korrekt funktionieren, sondern vom Fahrer auch angemessen verwendet werden. Die zentrale Frage lautet: Welche Möglichkeiten gibt es, den Fahrer im optimalen Bereich der Beanspruchung und Aufmerksamkeit zu halten, damit seine Leistungsfähigkeit maximal ist und er sich nicht ablenken lässt? Hierzu wird in Zukunft sicherlich noch intensiv geforscht werden. Auch die Wissenschaftler des IIHS und des AgeLabs unterstützen den Einsatz robusterer Methoden, "um sicherzustellen, dass der Fahrer bei der Verwendung von Systemen der Stufe 2 auf die Straße schaut und bereit ist, das Steuer zu übernehmen", wie Studienautor Reagan erklärt. Sonst könnten Fahrer mit der Zeit in ein "falsches Sicherheitsgefühl eingelullt" werden.