Pictures of the Future    Frühjahr 2006

Perfekt simuliert

Mai 2020. Auf einem Rundgang durch eine virtuelle Autofabrik zeigt sich die unglaubliche Vielfalt und Perfektion, die die verschiedenen Techniken der Simulation und Optimierung bereits erreicht haben …

Ich bin ein Auto-Freak, zugegeben. Zeigt mir etwas mit vier Rädern und einem Motor, und ich fange sofort an zu träumen. Zum Beispiel davon, wie schnell dieses Gefährt die Nordkurve des Nürburgrings nehmen könnte, oder den Indianapolis Motor Speedway oder das Tri-Oval von Daytona – einige der härtesten Strecken im Cyberspace. Natürlich funktioniert heute alles virtuell: von der Entwicklung der Materialien über den Entwurf der Komponenten bis zu den Tests des Motors, der Reifen und des gesamten Fahrzeugs. Doch es gibt immer noch Kunden aus Fleisch und Blut, die echte Autos brauchen, um sich fortzubewegen.

Sehen Sie sich z.B. dieses Prachtstück hier an: Es wird der erste Elektro-Hybrid sein, der mit verschiedenen Kraftstoffen betrieben werden kann und einen HCCI-Motor besitzt, also einen Motor für homogene Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemischs. Das ist schon ein eindrucksvolles kleines Kraftwerk. Seine Schadstoffemissionen sind minimal, und der Elektromotor hilft nicht nur beim Beschleunigen, sondern gewinnt auch Bremsenergie zurück. Wenn wir die Entwicklung abgeschlossen haben und die Fertigungslinien brummen, können wir dem Ende des Ölzeitalters ruhig entgegensehen. Denn dieses Auto schluckt alles – von synthetischem Treibstoff aus Hirsegras bis Grand Marnier und Wasserstoff. Außerdem wird es den Kraftstoff nach meinen Berechnungen um 27,32 % effizienter nutzen als bisherige Verbrennungsmotoren.

Sie wundern sich über diese Präzision? Nun, wenn es um Zahlen geht, bin ich nicht mehr zu bremsen. Auch hier in der Fabrik – nichts als Zahlen! Es ist ja alles simuliert: die Motoren, die Autos, die Fertigung, die Geräusche… Sogar Professor Bunsen, der Leiter unserer F&E-Abteilung, kommt da ins Staunen. Vor ein paar Minuten erst haben wir einen Rundgang durch die Anlage gemacht – einen virtuellen Rundgang. Wir haben die Geschwindigkeit der Fertigungslinien so weit gedrosselt, dass wir genau beobachten konnten, welche Auswirkungen eine simple Änderung einer bestimmten Motorkomponente auf die Arbeitsweise der Roboter, das Zusammenspiel der Einzelsysteme und auf die Logistikprozesse mit den Zulieferern hat. Wunderbar, wie sich das alles simulieren lässt!

Hin und wieder tauchten Ingenieure von den Außenstellen auf, um Software auf einem virtuellen Prototyp laufen zu lassen, eine Fernwartung zu simulieren oder eine Besprechung im Cyberspace durchzuführen. Erstaunlicherweise schien Bunsen sie gar nicht zu bemerken. Als ich ihn darauf aufmerksam machte, sah er mich mit so einem wissenden Ausdruck an und sagte: "Herr Sonn, das passiert nur in Ihrem Kopf." Was er wohl damit meinte?

Dann erreichten wir die Leitwarte und beobachteten, wie Software-Module an langen Reihen von Monitoren getestet wurden. Bunsen schien beeindruckt. Doch dann fragte er: "Muss man dazu wirklich noch vor Ort sein?" "Am Anfang schon", erwiderte ich, "aber das System wird sich stetig weiter verbessern. Irgendwann reicht dann die Fernüberwachung völlig aus. Sehen Sie, Professor, die Fabrik wird mit hunderttausenden Sensoren ausgestattet sein, die nicht nur auf lokale Ereignisse reagieren, sondern auch auf die Meldungen anderer Sensoren. Das ist eine Art vernetztes Spiel, das sie da spielen, wobei sie die Parameter immer leicht verändern, um herauszufinden, welche Anlagenteile am meisten zur Steigerung der Gesamteffizienz beitragen. Da sie ein lernfähiges System sind, werden sie nach einiger Zeit einen optimalen Gleichgewichtszustand erreichen. Stellt das System dann irgendwelche Fehler fest, wird es diese sofort korrigieren. Ich verspreche mir davon einen Quantensprung sowohl für den Durchsatz wie die Qualität in der Produktion. Unsere Kunden werden begeistert sein!"

Wir gingen weiter, und nach einer Weile blieb Bunsen vor einem der HCCI-Autos stehen. Er beugte sich vor, um den neuen schmutz- und kratzresistenten Chamäleonlack zu bewundern, der wie ein Sonnenuntergang in der Wüste schillerte – eine perfekte Simulation. "Das ist also das Auto, das die Welt verändern soll", sagte Bunsen und blinzelte mich erneut wissend über die Ränder seiner Brille hinweg an. "Darf ich Ihnen den Motor zeigen, Professor?" fragte ich stolz.

Mit einem Griff wurde die Motorhaube transparent wie Zellophan, und zugleich erwachte der Motor, der nun wie aufgeschnitten vor uns lag, zum Leben. Er schnurrte wie eine zufriedene Katze. Per Sprachbefehl verlangsamte ich die Simulation, so dass wir die perfekt abgestimmte Choreographie der Zylinderbewegungen bewundern konnten. Jeder sich senkende Zylinderkopf schob einen kaum sichtbaren Nebel aus Treibstoff vor sich her und zündete genau im richtigen Moment – die Verbrennung war wirklich traumhaft homogen. Dann nutzten wir die Möglichkeit, uns ins Modell hinein zu zoomen und durch die virtuellen Treibstofftröpfchen zu wandeln. Dabei beobachteten wir, wie sich die Muster der Abläufe je nach simulierter Situation änderten – beispielsweise bei einer Veränderung der Beschleunigung des Fahrzeugs. Sogar die Zusammenhänge zwischen Strömungsdynamik und Akustik wurden richtig anschaulich demonstriert.

"Wahnsinn", stieß Bunsen atemlos aus, als er schließlich vom Fahrzeug zurücktrat. Die Hyperrealität der Simulation schien ihn überwältigt zu haben. Dann drehte er sich plötzlich um und sah mich an: "Wie ist das eigentlich, wenn man – ähm, virtuell ist?" "Ich verstehe nicht, Professor. Was meinen Sie?" fragte ich stirnrunzelnd. "Oh, Sie wissen es nicht? Es hat Ihnen niemand gesagt? Also… Ihr Name… Sonn… er bedeutet Selbst-Optimierendes Neuronales Netz."
                                                                                                                Arthur F. Pease