KI eröffnet neue Möglichkeiten für Flugsicherung und Cockpit
Wie wird Künstliche Intelligenz (KI) künftig Fluglotsinnen und Piloten unterstützen? Diese Frage untersuchte in den vergangenen vier Jahren das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) im Projekt LOKI (Kollaboration von Luftfahrt-OperateurInnen und KI-Systemen). Gemeinsam mit nationalen und internationalen Unternehmen und Forschungseinrichtungen aus der Flugsicherung sowie Behörden wurden zudem relevante Empfehlungen für die Einführung von KI in die Luftfahrt entwickelt.
Bild: DLR
KI als künftiger Teampartner in der Luftfahrt
Die Luftfahrt arbeitet derzeit intensiv an der Einführung von KI-Systemen. Anders als klassische Assistenzsysteme können diese großen Datenmengen verarbeiten, auf Basis dieser trainiert werden und sich somit flexibel an neue Situationen anpassen. Sie bieten das Potenzial, die Effizienz des Luftverkehrs zu steigern und hochqualifizierte Fachkräfte zu entlasten, während zugleich Sicherheit, Transparenz und menschliche Kontrolle jederzeit gewährleistet bleiben.
„Im DLR-Projekt LOKI haben wir erforscht, wie Menschen und KI-Systeme in der Luftfahrt erfolgreich kooperieren. Unser Ziel war dabei, die Zusammenarbeit vertrauenswürdig, transparent und nutzerzentriert zu gestalten“, sagt die wissenschaftliche Leiterin des Projekts Dr. Carmen Bruder vom DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin.
Die Forschenden haben einen digitalen Fluglotsen als KI-gestützten Teampartner für die Flugsicherung und ein intelligentes Assistenzsystem für Pilotinnen und Piloten entwickelt sowie Empfehlungen für die sichere Einführung von vertrauenswürdiger KI in die Luftfahrt erarbeitet.
Der digitale Fluglotse im Kontrollzentrum
Ein Schwerpunkt der Forschung war der digitale Fluglotse DIRC (Digital Interactive Reliable Controller). Anders als klassische Assistenzsysteme unterstützt DIRC den Menschen nicht nur mit Informationen oder Empfehlungen, sondern kann bestimmte Aufgaben eigenständig übernehmen. Hierbei ist eine dynamische Absprache, welche Aufgaben übernommen werden, mit den menschlichen Lotsinnen und Lotsen möglich.
In Simulationen zeigte sich, dass menschliche sowie digitale Fluglotsinnen und Fluglotsen ihre Aufgaben effizient aufteilen können. Gemeinsam bewältigten sie bis zu 25 Prozent mehr als das heute festgelegte maximale Verkehrsaufkommen in einem Luftraumsektor. Die Forschung adressiert damit eine zentrale Herausforderung des europäischen Luftverkehrs: steigende Verkehrszahlen bei gleichzeitig knapper werdenden Personalkapazitäten in den Flugsicherungen.
Unterstützung im Cockpit: KI hilft bei Entscheidungen unter Zeitdruck
Zusätzlich zur Lotsenassistenz haben die Forschenden mit dem Intelligent Pilot Assistance System (IPAS) einen Demonstrator für die Unterstützung von Pilotinnen und Piloten im Cockpit erschaffen.
Das System soll Besatzungen insbesondere in zeitkritischen Situationen unterstützen, zum Beispiel bei der Auswahl alternativer Flugrouten oder geeigneter Ausweichflughäfen. Dabei analysiert die KI große Mengen relevanter Informationen und bereitet diese für die Entscheidungsfindung auf. Gleichzeitig untersuchte das Team, welche Informationen Pilotinnen und Piloten benötigen, um die Empfehlungen eines KI-Systems nachvollziehen und sicher bewerten zu können.
Wie Vertrauen in KI-Systeme entsteht
Neben der Technik untersuchte das Projekt, welche Voraussetzungen für eine vertrauenswürdige Zusammenarbeit zwischen Menschen und KI-Systemen erfüllt sein müssen. Die Forschenden analysierten Erwartungen und Anforderungen von Luftfahrtpersonal und evaluierten, wie die Zusammenarbeit zwischen Mensch und KI in der Luftfahrt gestaltet werden soll.
Ein zentrales Ergebnis ist, dass Vertrauen nicht allein durch die Leistungsfähigkeit eines Systems entsteht. Entscheidend sind transparente Informationen über Fähigkeiten und Grenzen der KI, geeignete Trainingsmöglichkeiten sowie die Einführung neuer Funktionen. Auf Basis der Projektergebnisse wurden wichtige Empfehlungen formuliert, deren Berücksichtigung eine erfolgreiche Einführung von KI-Systemen in die Luftfahrt sicherstellt.
Die nächsten Schritte Richtung Praxis
Die Ergebnisse bilden eine Grundlage für die weitere Entwicklung von KI-Systemen in der Luftfahrt und fließen in die europäische Diskussion zur sicheren Einführung solcher Systeme ein.
„Systeme wie DIRC und IPAS können den Luftverkehr künftig flexibler, zuverlässiger und effizienter machen – bei gleichbleibend hoher Sicherheit und mit dem Menschen im Mittelpunkt“, sagt Carmen Bruder.