Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie Gedanken Flugzeuge lenken können

26.05.2014

TUM-Forscher zeigen: Hirngesteuertes Fliegen ist möglich

Allein durch gedachte Kommandos könnten Piloten in Zukunft ihr Flugzeug steuern. Wissenschaftler der Technischen Universität München und der TU Berlin haben nun gezeigt, dass hirngesteuertes Fliegen funktioniert – und zwar mit überraschender Genauigkeit.


Versuch zum hirngesteuerten Fliegen im Flugsimulator am Lehrstuhl für Flugsystemdynamik.

(Bild: A. Heddergott/TU München)

Der Pilot trägt eine weiße Haube auf dem Kopf, die mit zahlreichen Kabeln verbunden ist. Er schaut konzentriert auf die Landebahn vor sich. Plötzlich bewegt sich der Steuerknüppel wie von Geisterhand. Das Flugzeug fliegt eine Kurve und dann gerade auf die Landebahn zu. Immer wieder wird die Position des Flugzeuges korrigiert, bis die Räder sanft auf den Boden aufkommen. Während des gesamten Landemanövers hat der Pilot weder Pedale noch Hebel bedient.

Diese Szene stammt aus keinem Science-Fiction-Film, sondern beschreibt einen Versuch am Flugsimulator des Lehrstuhls für Flugsystemdynamik an der Technischen Universität München (TUM). Wissenschaftler um Professor Florian Holzapfel erforschen im von der EU geförderten Projekt "Brainflight", wie hirngesteuertes Fliegen funktionieren kann. "Eine langfristige Vision des Projektes ist es, mehr Menschen den Zugang zum Fliegen zu eröffnen", erklärt Luft- und Raumfahrtingenieur Tim Fricke, der das Projekt an der TUM leitet. "Durch die Hirnsteuerung könnte das Fliegen an sich einfacher werden. Dies würde die Arbeitsbelastung von Piloten verringern und damit die Sicherheit erhöhen. Die Piloten hätten außerdem mehr Bewegungsfreiheit, um andere manuelle Aufgaben im Cockpit zu übernehmen."

Überraschende Präzision

Ein erster Durchbruch ist den Wissenschaftlern nun gelungen: Sie konnten zeigen, dass hirngesteuertes Fliegen möglich ist – und zwar mit überraschender Präzision. Sieben Versuchspersonen nahmen an den Tests am Flugsimulator teil. Sie verfügten über unterschiedliche Vorkenntnisse, ein Teilnehmer hatte sogar noch gar keine praktische Erfahrung im Cockpit gemacht. Die Genauigkeit, mit der die Versuchspersonen allein durch gedachte Kommandos den Kurs halten konnten, hätte teilweise auch den Anforderungen einer Flugschein-Prüfung genügt. "Einer der Probanden konnte acht von zehn vorgegebenen Kursen mit einer Abweichung von nur 10 Grad folgen", berichtet Fricke. Auch der Landeanflug bei schlechter Sicht gelang einigen Probanden gut. Ein Versuchspilot setzte sogar nur wenige Meter neben der Mittellinie auf.

Die Wissenschaftler der TU München beschäftigen sich nun vor allem mit der Frage, wie die Anforderungen an das Steuerungssystem und die Flugdynamik verändert werden müssen, um der neuen Steuerungsmethode gerecht zu werden. Der Pilot spürt normalerweise Widerstände bei der Steuerung und muss große Kraft aufwenden, wenn das Flugzeug zu sehr belastet wird. Dieses Feedback fällt beim hirngesteuertem Fliegen weg. Daher suchen die Forscher nach alternativen Wegen, dem Piloten eine Rückmeldung zu geben, ob er zum Beispiel das Flugzeug zu stark beansprucht.  

Elektrische Potentiale werden in Steuerbefehle umgewandelt

Die Wissenschaftler vom Team PhyPA (Physiological Parameters for Adaptation) der TU Berlin beschäftigen sich mit der Erkennung der Steuersignale, die im Gehirn der Piloten erzeugt werden. Damit Mensch und Maschine kommunizieren können, werden die Gehirnströme der Piloten mithilfe von Elektroenzephalografie-Elektroden (EEG) gemessen, die mit einer Haube verbunden sind. Ein Algorithmus, der an der TU Berlin entwickelt wurde, ermöglicht es dem Programm, die elektrischen Potentiale zu entschlüsseln und in einen Steuerungsbefehl umzuwandeln.

In der Hirn-Computer-Schnittstelle können nur ganz klar definierte elektrische Impulse des Gehirns erkannt werden, die zur Steuerung nötig sind. "Es handelt sich hier um reine Signalverarbeitung", betont Fricke. Es können also keine Gedanken "gelesen" werden.

Ihre Ergebnisse werden die Forscher unter anderem Ende September beim Deutschen Luft- und Raumfahrtkongress vorstellen.

Die Arbeit wurde mit Mitteln vom 7. Forschungsrahmenprogramm der EU unterstützt. 

Hochauflösende Bilder zum Download  

Videomaterial zum Download

Kontakt:
Tim Fricke
Technische Universität München
Lehrstuhl für Flugsystemdynamik
Tel: +49 (89) 289 – 16044
tim.fricke@tum.de

Die Technische Universität München (TUM) ist mit rund 500 Professorinnen und Professoren, 10.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern und 36.000 Studierenden eine der forschungsstärksten Technischen Universitäten Europas. Ihre Schwerpunkte sind die Ingenieurwissenschaften, Naturwissenschaften, Lebenswissenschaften und Medizin, ergänzt um Wirtschafts- und Bildungswissenschaft. Die TUM handelt als unternehmerische Universität, die Talente fördert und Mehrwert für die Gesellschaft schafft. Dabei profitiert sie von starken Partnern in Wissenschaft und Wirtschaft. Weltweit ist sie mit einem Campus in Singapur sowie Niederlassungen in Brüssel, Kairo, Mumbai, Peking und São Paulo vertreten. An der TUM haben Nobelpreisträger und Erfinder wie Rudolf Diesel und Carl von Linde geforscht. 2006 und 2012 wurde sie als Exzellenzuniversität ausgezeichnet. In internationalen Rankings gehört sie regelmäßig zu den besten Universitäten Deutschlands. www.tum.de

Tim Fricke | Technische Universität München
Weitere Informationen:
http://www.tum.de/die-tum/aktuelles/pressemitteilungen/kurz/article/31531/

Weitere Berichte zu: Flugsimulator Flugzeug Gedanken Haube Landebahn Pedale Pilot Potentiale Präzision Steuerung TUM

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Volle Konzentration am Steuer
25.11.2016 | Leibniz-Institut für Arbeitsforschung an der TU Dortmund

nachricht Warum Reibung von der Zahl der Schichten abhängt
24.11.2016 | Karlsruher Institut für Technologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Shape matters when light meets atom

Mapping the interaction of a single atom with a single photon may inform design of quantum devices

Have you ever wondered how you see the world? Vision is about photons of light, which are packets of energy, interacting with the atoms or molecules in what...

Im Focus: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Höhere Energieeffizienz durch Brennhilfsmittel aus Porenkeramik

05.12.2016 | Energie und Elektrotechnik

Neue Perspektiven durch gespiegelte Systeme

05.12.2016 | Physik Astronomie

Forscher finden «Krebssignatur» in Proteinen

05.12.2016 | Biowissenschaften Chemie