Eröffnung des CITAI Mobility Labs am 17. Juli 2024 an der DHBW Stuttgart

In einer Welt, in der bis 2050 voraussichtlich 67 % der Weltbevölkerung in städtischen Gebieten leben werden (UN, 2018), stehen Städte vor erheblichen Herausforderungen. Diese umfassen Umweltzerstörung, Wohnraumknappheit, Mobilität, Dienstleistungsversorgung, städtische Gesundheit, Alterung, Ungleichheiten und soziale Segregation (Europäische Kommission 2020). Smarte Städte werden als Lösungskonzept für diese Probleme betrachtet, indem sie dynamische Herausforderungen intelligent durch KI-basierte Systeme bewältigen. Die Auswirkungen auf Bürgerinnen und Bürger in KI-gesteuerten Smart-City-Umgebungen sind jedoch weitgehend unerforscht.

Das CITAI-Projekt zielt darauf ab, die Wahrnehmung und Akzeptanz von KI-gesteuerten Smart-City-Lösungen durch Bürgerinnen und Bürger zu erforschen. Mithilfe von simulationsbasierten Ansätzen werden durch das Projekt smarte Städte erlebbar gemacht. CITAI fokussiert sich auf die Anwendungsfelder „Smart Mobility“ und „Smart Living“ und entwickelt und betreibt zwei Simulationslabore. Dieses interdisziplinäre Forschungsprojekt wird von der Dieter Schwarz Stiftung gefördert und vereint die DHBW Stuttgart, die Intersectoral School of Governance (ISoG) am CAS, die Toulouse School of Management (TSM) und die Hochschule Heilbronn (HHN) als Partner.

Das CITAI Mobility Lab
Das CITAI Mobility Lab ist ein 100 Quadratmeter großes Simulationslabor, das sich auf die Forschung und Entwicklung von KI-gesteuerten Lösungen für autonome Mobilität fokussiert. Ausgestattet mit einem gebogenen 180-Grad-Bildschirm, bietet es eine immersive Umgebung für Simulationen. Die zugrunde liegende Software verwendet das Open-Source-Tool "car learning to act" (CARLA).

Zentrale Bestandteile des Mobility Labs
Das Labor verfügt über einen maßgeschneiderten, von der DHBW Stuttgart entwickelten Fahrsimulator, der eine immersive Umgebung für Simulationen bietet. Der Simulator verfügt über eine gebogene Leinwand mit festem Rahmen, die 14 Meter lang und 3 Meter hoch ist. Drei hochauflösende Laserprojektoren werden verwendet, um ein rauschfreies, hochauflösendes Bild zu erzeugen, wobei jeder Beamer sein Bild auf ein Drittel der Leinwand projiziert. Das ermöglicht ein 180° immersives Simulationserlebnis für die Testpersonen. Der Versuchsrechner, der auf den Hauptentwicklungssprachen Matlab und Python basiert, steuert den Simulator sowie die Synchronisation und den Betrieb von neuroanalytischen Tools wie Eye Tracking (ET) und Elektroenzephalographie (EEG). Mit diesen Einstellungen lassen sich experimentelle Szenarien erstellen, die entweder auf 15-Zoll-Bildschirmen vor dem Fahrer- und Beifahrersitz des Simulators oder per Sprachausgabe dargestellt werden. Die Testpersonen können über zwei verschiedene multifunktionale programmierbare Tastatursysteme oder per Sprachbefehl in der Experimentalsituation agieren. Die zugrundeliegende Software basiert auf dem Open-Source-Tool CARLA und ermöglicht die Erstellung modularer städtischer und ländlicher Umgebungen, einschließlich Verkehrsszenarien und Fußgängerverhalten. Dabei können Wetter- und Umweltvariablen präzise gesteuert werden. Mit Hilfe von vortrainierten Modellen können verschiedene Stufen der Fahrautonomie simuliert und erforscht werden.

Funktionsweise des Mobility Labs am Beispiel einer Ride-Hailing Lösung:
Eine Studie im Lab beginnt mit der Analyse psychologischer und sozialer Konstrukte wie beispielsweise der Persönlichkeit und Emotionen der Proband*innen. Die extrahierten Ergebnisse werden automatisiert mittels eines Python-Skripts verarbeitet und umcodiert. Das Ziel besteht darin, durch ein sprachmodellbasiertes KI-System konkrete Steuerungsbefehle für Mobilitätsentscheidungen während der Fahrt zu generieren. Ein Beispiel hierfür sind die von der KI erzeugten Vorschläge bezüglich der Fahrtroute und möglicher Mitfahrerinnen und Mitfahrer. Alle Empfehlungen der KI basieren auf zuvor ermittelten Merkmalen der psychologischen Konstrukte wie Persönlichkeit und Stimmung der jeweiligen Probandinnen und Probanden. Die zuvor verarbeiteten Daten werden über eine Schnittstelle zur KI (API) mittels Prompts als KI-Abfrage eingespeist. Die KI wählt daraufhin aus einer Datenbank von unterschiedlichen Personen und Persönlichkeitstypen eine Mitfahrerin oder einen Mitfahrer aus, die die Probandin oder den Probanden begleiten soll. Die Entscheidung wird über eine weitere Schnittstelle zur Kommunikation an einen KI-Avatar übertragen, der über eines der Displays mit den Probandinnen und Probanden kommuniziert. Mit Hilfe von Fragebögen werden dann z.B. Akzeptanz, Vertrauen und Nutzungsbereitschaft gemessen, um Empfehlungen hinsichtlich Entwicklung und Betrieb intelligenter Mobilitätssysteme ableiten zu können.

Professor Dr. Marc Kuhn erklärt: „Das CITAI-Projekt ist ein bedeutender Schritt in Richtung smarter Städte, die auf die Bedürfnisse und Erwartungen der Bürgerschaft eingeht. Unser Smart-Mobility Lab bietet eine einzigartige Möglichkeit, die Interaktion zwischen Menschen und KI-basierten Systemen in realitätsnahen Szenarien zu erforschen und dadurch wertvolle Erkenntnisse für die Zukunft unserer urbanen Lebensräume zu gewinnen.“

Für weitere Informationen kontaktieren Sie bitte:
Prof. Dr. Marc Kuhn 
marc.kuhn@dhbw-stuttgart.de 
Tel.: + 49 711 1849 745