Supercomputing für autonome Autos

Wie können sich autonome Autos in Zukunft hoch automatisiert und vernetzt im Straßenverkehr bewegen, ohne dass dabei Sicherheit und Zuverlässigkeit auf der Strecke bleiben? Ein Forschungsprojekt will dafür die Voraussetzungen schaffen und gleichzeitig die künftige Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Automobilindustrie stärken.

Damit immer mehr autonome Fahrzeuge sicher auf den Straßen unterwegs sein können, sind enorm leistungsstarke Computersysteme sowohl in den Autos als auch entlang der Straßen sowie in den übergeordneten Rechenzentren erforderlich. Hier setzt das Forschungsprojekt CeCaS (CentralCarServer) an. Koordiniert von Infineon Technologies Semiconductor, arbeiten in diesem Projekt 30 Partner aus Industrie und Forschung an Architekturen, Software-Engineering-Prinzipien und Realisierungsformen für zukünftige Hochleistungsrechner in Autos. Aus der Industrie sind zudem unter anderem Bosch, Continental Automotive, ZF Friedrichshafen und Hella an dem Projekt beteiligt.

KIT und TUM: Wissenschaftliche Koordination für vernetzte Autos

Die wissenschaftliche Koordination liegt beim Karlsruher Institut für Technologie (KIT) sowie der Technischen Universität München (TUM). „Die Entwicklung energie- und kosteneffizienter Hochleistungsrechner mit vollständiger Automotive-Qualifizierung, die den enormen Anforderungen an Rechenleistung und Komplexität skalierbar gerecht werden, trägt entscheidend zur Zukunftsfähigkeit und technologischen Souveränität der deutschen Automobilindustrie bei“, sagt Jürgen Becker, Leiter des Instituts für Technik der Informationsverarbeitung (ITIV) am KIT. In CeCaS entstehe Automotive-Supercomputing, das höchste Standards der Sicherheit und Zuverlässigkeit erfülle.

Im Rahmen des Projekts werden dazu Prozessoren, Schnittstellen und Systemarchitekturen entwickelt. Eine flexible Softwareumgebung wird auf die Anforderungen neuester Algorithmen im Fahrzeug zugeschnitten. Hierbei steht vor allem der Einsatz künstlicher Intelligenz (KI) im Fokus.

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Hardwarebeschleuniger für Autos der Zukunft

Das KIT will außerdem im Rahmen des Projekts neuartige Mehrzweck-Hardwarebeschleuniger zur hocheffektiven Bildverarbeitung samt Integration von zuverlässiger KI im Automobil entwickeln. Diese neuartigen Beschleuniger sollen an Hochgeschwindigkeits-Schnittstellen angebunden und in die Hochleistungsprozessoren integriert werden. Vor allem die KI-Komponenten zwischen den Sensorknoten und dem Zentralrechner sollen dabei im Fokus stehen. Darüber hinaus arbeiten die Forschenden an neuen Entwicklungswerkzeugen zur Analyse und Einhaltung von Echtzeitkriterien und an Benchmarking-Software zur Evaluation der Hardwarebeschleuniger.

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Autonome Autos: Sicherheit gegen Angriffe

Die Forschenden vom Lehrstuhl für Sicherheit in der Informationstechnik an der TUM arbeiten im Rahmen des Projekts mit an der Entwicklung eines Safe&Secure-Speichercontrollers. Der Fokus liegt auf dem Schutz von flüchtigem und nicht flüchtigem Speicher gegen Cold-Boot- oder Speichermanipulationsangriffe durch Speicherverschlüsselung und Integritätsschutzmechanismen. Außerdem wollen die Wissenschaftler die Kombination von Verschlüsselung mit Fehlerkorrekturcode untersuchen.

Moderne Chiptechnologien für zukünftige Autos

„Der Fortschritt in der Automobiltechnik hängt direkt vom Fortschritt in der Rechentechnik und Informatik ab – vor allem aber von der Fähigkeit der Automobilindustrie, moderne Chiptechnologien für sich zu nutzen“, ist KIT-Experte Becker überzeugt. Das Forschungsprojekt unterstütze die deutsche Automobilindustrie dabei, auch im digitalen Zeitalter eine führende Rolle im globalen Wettbewerb zu spielen.

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Das Forschungsprojekt CeCaS ist auf drei Jahre angelegt und hat ein Projektvolumen von knapp 90 Mio. €. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert CeCaS in seiner Initiative Mannheim, benannt nach dem Geburtsort des Automobils, mit rund 46 Mio. €.