Dienstag, 20. Juni 2023 von Oliver Schwartz
Vom Flugzeugdesign bis zur Routenoptimierung
Künstliche Intelligenz in der Luftfahrt
Die Luftfahrtindustrie steht seit Jahren vor neuen Herausforderungen, darunter das zunehmende Luftverkehrsaufkommen, strengere Umweltnormen und eine steigende Komplexität der Systeme. Künstliche Intelligenz bietet vielfältige Möglichkeiten, um diese Herausforderungen anzugehen und die Wettbewerbsfähigkeit zu steigern. Das beginnt bei der Konstruktion neuer Flugzeugmodelle und reicht bis hin zu einem optimierten, hocheffizienten Betriebsablauf und emissionsreduzierter Routen.
Der KI-Einsatz wird am Boden und in der Luft eine zunehmende Rolle spielen und hat auch bereits begonnen. Die Künstliche Intelligenz hilft den Ingenieuren der Flugzeughersteller, in der Produktion und Wartung, im Betriebsablauf der Airlines, der Flughäfen und der Flugsicherung – und natürlich den Piloten.
Die Integration von KI in die Luftfahrtindustrie ist ein Thema, das auch auf der gerade laufenden Paris Air Show stark präsent ist. Die Europäische Agentur für Flugsicherheit (EASA) veröffentlichte ihre KI-Roadmap 2.0, die einen "menschenzentrierten Ansatz" vorantreibt. Die Roadmap konzentriert sich auf Sicherheit, Gewährleistung, den menschlichen Faktor und natürlich ethische Erwägungen. Die EASA betont dabei die Bedeutung eines umfassenden Plans für die sichere und vertrauenswürdige Integration von KI in der Luftfahrt.
Digitale Zwillinge
Eine kleine Revolution bedeuten die Möglichkeiten der Künstlichen Intelligenz für sogenannte „digitale Zwillinge“. Diese hochentwickelten, virtuelle Modelle von Flugzeugen und Subsystemen, können in einer digitalen Umgebung simuliert werden. Ingenieure nutzen digitale Zwillinge, um Produktentwicklungszeiten zu verkürzen und Kosten zu minimieren. Generative KI ermöglicht die automatisierte Erstellung digitaler Zwillinge, wodurch Zeit und Ressourcen eingespart werden können.
Die Produktion und Wartung von Flugzeugen sind weitere Bereiche, in denen KI große Auswirkungen haben wird. Mit der steigenden Digitalisierung und der zunehmenden Menge an Daten, die von Produktions- und Wartungsunternehmen verarbeitet werden, wird der Einsatz von KI immer wichtiger. Durch den Einsatz von KI können noch bessere, vorausschauende Wartungssysteme entwickelt werden, die Ausfälle vorhersehen und präventive Maßnahmen ergreifen können. Diese Predictive Maintenance führt zu einer verbesserten Verfügbarkeit von Flugzeugen und einer effizienteren Nutzung der Ressourcen.
Sichere und effiziente Flugverkehrskontrolle
Ein weiteres wichtiges Anwendungsfeld von KI ist die Optimierung von Flugrouten zur Reduzierung von Kohlenstoffemissionen. Durch die Analyse von Daten zu Wettermustern, Sektorkonfigurationen und Luftverkehrsstaus können KI-Modelle Flugrouten optimieren und so Flugzeit, Treibstoffverbrauch und Kosten reduzieren. Darüber hinaus kann KI zur Bewertung der Umweltauswirkungen des Luftverkehrs eingesetzt werden, indem sie große Datenmengen analysiert und Folgenabschätzungen verbessert.
Im Bereich des Luftverkehrsmanagements unterstützen KI-Anwendungen die Entscheidungsfindung von Fluglotsen in Echtzeit. Dies hilft Verspätungen zu reduzieren. Mindestens ebenso wichtig ist aber die Qualität der Lagebeurteilung und eine noch sichere und effiziente Flugverkehrskontrolle.
Und auf den großen Verkehrsflughäfen sind die Einsatzmöglichkeiten nahezu unbegrenzt: Beispielsweise können KI-gestützte Systeme zur Erkennung von Fremdkörpertrümmern auf Start- und Landebahnen die Sicherheit verbessern. Darüber hinaus können KI-Modelle zur Vogelradarüberwachung eingesetzt werden, um Vogelschläge auf Flugzeuge zu vermeiden. Im Terminalbereich können KI-Anwendungen die Sicherheitssysteme unterstützen, beispielsweise durch Gesichtserkennungstechnologien zur Verbesserung der Sicherheitsschleusen. Dies setzt selbstverständlich einen klaren rechtlichen Rahmen voraus.
EASA mit KI-Roadmap 2.0
Und die Zusammenarbeit zwischen Mensch und KI ist entscheidend, um eine sichere und effiziente Integration von KI-Systemen zu gewährleisten. Nur wenn der menschenzentrierte Ansatz konsequent verfolgt wird, so die Botschaft der EASA und weiterer Luftfahrtexperten in Paris, und ethische Aspekte und Datenschutzrichtlinien konsequent berücksichtigt wird, lässt sich das Vertrauen der Menschen in KI-Technologien stärken. Und Vertrauen ist insbesondere in der Luftfahrt ein ganz wichtiger Punkt.
Der Passagier vertraut dem Piloten und der Crew. Diese wiederum den Bordsystemen und der Technikcrew am Boden. Wie kann nun die Künstliche Intelligenz in diesem sensiblen Gefüge helfen? Sicherlich ist es keine Zukunftsmusik, den vom Piloten überwachten „Autopilot“ in einen vollautomatischen, autonomen Flugbetrieb zu überführen. Aber ist das vereinbar mit dem menschenzentrierten Ansatz? Unstrittig ist dagegen der Nutzen bei der Entlastung der Piloten und die Hilfestellung bei notwendigen Entscheidungen. KI verbessert die Aussagekraft der Sensorik und hilft bei deren Kalibrierung. Auch in der Luftfahrt werden KI-Anwendungen in Klassen eingeteilt und zertifiziert. Für Routineaufgaben kommt sie in der allgemeinen Luftfahrt schon in immer breiterer Front auch in der Luft in Einsatz. Die KI-Roadmap 2.0 der EASA unterstreicht, dass die Branche die Integration von KI sehr proaktiv in Angriff nimmt, auch jenseits reiner Automatisierungsprozesse.
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