In 38.000 Fuß Höhe über dem Nordatlantik sitzen zwei Piloten schweigend im Cockpit, nur das Summen der Triebwerke ist zu hören. Der Himmel ist klar und wird beim Sonnenaufgang am Horizont in Orange- und Rosatönen getaucht. Im Cockpit spiegelt das Leuchten der Anzeigen auf polierten Instrumentenpaneelen und müden Augen wider. Es ist ein routinemäßiger Reiseflug … zumindest oberflächlich betrachtet.

Dann durchschneidet ein Signalton die Stille, begleitet von einer Meldung, die auf dem Flight Management Computer erscheint. Eine Anzeige leuchtet auf. Es ist nicht dramatisch; keine Alarme, keine blinkenden Lichter. Genau genug, um die Stimmung der Piloten von gelassen auf fokussiert zu verändern.

So sieht modernes Luftfahrtfliegen aus. Und gerade hier, und nicht in hollywoodreifen Notfällen, wird die Notwendigkeit von Zwei-Personen-Cockpits am deutlichsten.

Künstliche Intelligenz existiert nun seit fast 70 Jahren. Seit Alan Turings ersten Vorschlägen zur Maschinenintelligenz hat ihr Einfluss inzwischen wohl nahezu jede Branche auf die eine oder andere Weise erreicht.

Aber was wäre, wenn sie die Rolle einer der bestausgebildeten Berufsgruppen der Welt übernehmen würde?

Wie Crews fliegen

Um das volle Ausmaß dieser Fragestellung zu verstehen, muss man zunächst wissen, wie Airline-Crews arbeiten.

Im Alltagsgebrauch werden die Begriffe „Kapitän“ und „Erster Offizier“ ebenso wie „Pilot“ und „Copilot“ oft austauschbar mit der Frage „Wer fliegt das Flugzeug?“ verwendet. In der Realität arbeiten moderne Crews jedoch anders; stattdessen wird ein Fliegender Pilot (Pilot Flying, PF) und ein Überwachender Pilot (Pilot Monitoring, PM) benannt. Sowohl der Kapitän als auch der Erste Offizier können in einem Flugsegment PF oder PM sein, wobei die Aufgaben durch Verfahren und nicht durch Rang definiert werden.

Oft wird mit gutem Grund angenommen, dass der PM eine sogar noch höhere Arbeitsbelastung hat als der PF. Während sich der PF nahezu ausschließlich auf die Steuerung des Flugzeugs konzentriert – also auf die Bedienung der Flugsteuerung und die Überwachung der Flugbahn und Schubwerte – übernimmt der PM die entscheidende Rolle der Überwachung weiterer Aspekte des Fluges. Dazu gehören die Überwachung der Flugzeugsysteme, die Aufrechterhaltung der Situationsbewusstheit, die Kommunikation mit der Flugsicherung und das Management des Flugmanagementsystems, das der Crew die Navigation und Leistungsüberwachung ermöglicht.

Aufgabenverteilung zwischen PF & PM

Tritt eine Fehlfunktion auf, besteht die Hauptaufgabe des PF darin, das Flugzeug stabil und vorhersehbar zu halten. Der PM wird dann zum Systemmanager und Koordinator, diagnostiziert das Problem, kommuniziert mit externen Stellen und führt die Crew durch die Verfahren. Dieser strukturierte Ansatz verhindert kognitive Überlastung und ermöglicht es dem PF, sich auf die sichere Lösung der Situation zu konzentrieren.

Dieser Ansatz hat das Fliegen zu einem der sichersten Verkehrsmittel gemacht. Doch jüngst entbrannte eine neue Debatte unter Experten und Aufsichtsbehörden weltweit: Könnten die Aufgaben des PMs mit Hilfe künstlicher Intelligenz automatisiert werden?

Ein KI-Co-Pilot?

Auf dem Papier erscheint die Idee recht einfach, denn viele Aufgaben des PM betreffen das Überwachen von Datenströmen, das Aufbereiten von Informationen und die Kommunikation – Aufgaben, in denen KI häufig exzellent ist. Computer können Daten weitaus schneller scannen und verarbeiten als Menschen, wodurch Entscheidungen noch rascher getroffen werden können. Und in bestimmten Situationen können wenige Sekunden den Unterschied zwischen Leben und Tod bedeuten.

Doch das ist nicht die ganze Geschichte: Die Rolle des PM ist nicht rein technisch. In vielen Fällen muss der PM aktiv Entscheidungen auf der Grundlage der Sicherheit der Operation treffen, und dabei müssen auch die Präferenzen des Kapitäns berücksichtigt werden. Jeder Pilot hat seine eigene Art zu fliegen. Während die Standardverfahren stets einzuhalten sind, gibt es dennoch einen Spielraum darin, wie das Flugzeug tatsächlich geflogen wird.

Der PM spielt hier eine wichtige Unterstützerrolle für den Kapitän. Gute Unterstützung durch den PM – etwa das Anpassen der Navigation im Flight Management Computer, das regelmäßige Geben von Updates und Ansagen zu akzeptablen Flugparametern wie Geschwindigkeit und Sinkrate sowie klares Bestätigen und Fordern von Maßnahmen, wenn die Flugsicherheit bedroht ist – wirkt sich direkt positiv auf den Flugbetrieb aus. Dies ist ein wesentlicher Faktor eines der Säulen des Fliegens: Crew Resource Management, kurz CRM. Ein PM mit ausgeprägter Situationsbewusstheit denkt immer ein oder zwei Schritte voraus, etwas, das ein Computer nicht zwangsläufig leisten kann.

Jeder lizenzierte Pilot ist mit CRM gut vertraut. In den Human Factors ist es einer der zentralen Aspekte, die nach einem Vorfall oder Unfall untersucht werden. Bei der Mehrheit der Unfälle in der Verkehrsfliegerei scheint ein Zusammenbruch im CRM ein beitragender Faktor zu sein. Es gibt zahlreiche Unfälle, die entweder hätten vermieden werden können oder deren Folgen hätten gemildert werden können, wenn die Crew besseres CRM angewandt hätte. 

Eines der stärksten und modernsten Beispiele hierfür ist der Fall von Air France Flight 447, der 2009 nach unzuverlässigen Luftgeschwindigkeitsanzeigen in den Atlantik stürzte und bei dem Verwirrung in der Crew eine Rolle spielte. Obwohl das Flugzeug während eines großen Teils des Ereignisses strukturell intakt blieb, führte ein Zusammenbruch in der Kommunikation zu unzureichenden gegenseitigen Kontrollen zwischen den Piloten, wodurch die Situationsbewusstheit verlorenging und das Flugzeug in einen anhaltenden aerodynamischen Strömungsabriss geriet, aus dem es sich nicht mehr erholte.

Der Kapitän ruhte sich zu Beginn des Vorfalls aus, und die beiden Ersten Offiziere hatten Schwierigkeiten, das Problem zu diagnostizieren. Sie versäumten es, ihre Eingaben und Absichten zu verbalisieren, während sie versuchten, das Problem zu beheben, was zu einer fehlenden Koordination führte. Ermittler kamen später zu dem Schluss, dass ein stärkeres CRM – wie durchsetzungsfähige Kommunikation und Übereinstimmung über das weitere Vorgehen – der Crew möglicherweise erlaubt hätte, das Problem korrekt zu identifizieren und das Flugzeug zu retten.

Wie würde also ein Cockpit mit einem KI-Copiloten aussehen? Es könnte fast mit dem Single-Pilot Resource Management verglichen werden, das in der allgemeinen Luftfahrt häufig verwendet wird. Da die KI jedoch eher wie ein virtueller Assistent agieren würde, müsste der PF weiterhin mit der KI interagieren. Wie? Vielleicht über Sprache. Vielleicht über vordefinierte Texteingaben ins System. Oder vielleicht auf eine ganz andere Weise.

Hersteller und Entwickler müssen sicherstellen, dass Pilot und KI weiterhin in irgendeiner Form interagieren können – besonders in abnormalen und Notfallszenarien – und das während der Tests bis ins letzte Detail ausgearbeitet haben. Wer weiß, wie bald Piloten ihren eigenen Jarvis zum Sprechen haben könnten? 

Dies ist übrigens keineswegs die Perspektive eines pessimistischen Piloten, der nicht durch KI ersetzt werden möchte. Es ist die Sicht eines Piloten, der aus erster Hand die Bedeutung kennt, mit einem anderen Menschen im Cockpit kommunizieren und Ideen austauschen zu können. Dass die heutigen Pilotenoperationen auf 100 Jahren menschlichen Fliegens aufbauen, darf dabei nicht vergessen werden.

Es spricht jedoch nichts dagegen, KI zu nutzen, um unser Fliegen zu verbessern und die Lücke zwischen „ausgezeichnet“ und „perfekt“ zu schließen. Zwar ist Perfektion im realen Betrieb grundsätzlich unerreichbar, doch auf sie hinzuarbeiten ist der einzige Weg, ihr nahe zu kommen. Und zurück zum CRM: Es ist nur richtig, das zu praktizieren, was wir predigen, nämlich „alle verfügbaren Ressourcen zu nutzen“.

Die Branche hat bereits ähnliche Übergänge erlebt. Das Entfernen des Flugingenieurs aus dem Cockpit wird oft als Präzedenzfall angeführt. Der Vergleich greift jedoch nur bedingt. Flugingenieure waren in erster Linie für die Verwaltung der Flugzeugsysteme zuständig, und die Automatisierung hat diese Rolle schrittweise übernommen. Im heutigen Fall reicht das Aufgabengebiet des PM weit über die Systeme hinaus: Es umfasst Kommunikation, Entscheidungsunterstützung und Urteilsbildung auf Basis von Erfahrung.

Wie gewinnen wir die Öffentlichkeit für uns?

Die öffentliche Wahrnehmung wird letztlich das Tempo des Wandels bestimmen. Nicht nur müssen Hersteller das fast sicher vorhandene Unbehagen in der Bevölkerung überwinden, sie müssen auch die Unterstützung der Betreiber gewinnen. Regulierungsbehörden müssen durch rigorose Tests, Simulationen und Validierungen in der Praxis überzeugt werden. Und Piloten selbst müssen Vertrauen darin haben, dass die Technologie die Sicherheit stärkt und nicht untergräbt.

Es könnte potenziell mit einem Testflugzeug beginnen, das der KI erlaubt, bei Bedarf deaktiviert zu werden. Tests für Notfallszenarien wären entscheidend. Der Algorithmus müsste nicht nur zeigen, dass er konsistent fundierte Entscheidungen treffen kann, sondern die Tests müssten auch Szenarien mit mehreren Variablen enthalten, um Lernen zu ermöglichen. Ein Simulationslauf eines Triebwerksausfalls müsste zum Beispiel Iterationen des Szenarios mit unterschiedlichen Wetterbedingungen, verbleibendem Treibstoff, verfügbaren Landebahnen und weiteren gleichzeitigen Systemausfällen enthalten, um nur einige Beispiele zu nennen. Dies sollte den Algorithmus darin trainieren, so viele Entscheidungen wie möglich zu erlernen, unabhängig davon, wie unwahrscheinlich sie erscheinen. Dieses „Edge-Case-Training“ spiegelt genau die Art und Weise wider, wie Piloten in der Realität ausgebildet werden.

Andere Sektoren haben KI bereits in den täglichen Betrieb integriert. In der Flugsicherung setzt National Air Traffic Services (NATS) jetzt künstliche Intelligenz in London Heathrow ein, um die Abstände zwischen anfliegenden Flugzeugen zu optimieren. Anstatt mit generischen Sequenzen und Abständen basierend auf Wake-Turbulenzen zu arbeiten, berücksichtigt die KI exakte Gewichte, Geschwindigkeiten und andere Flugzeugparameter, um den Controllern deutlich genauere Abstandsempfehlungen zu geben. Es hat sich gezeigt, dass dies den Luftverkehrsfluss verbessert und eine erhöhte Durchsatzrate von Flugzeugen ermöglicht. Das wiederum führt dazu, dass weniger Flugzeuge Warteschleifen fliegen müssen, was erhebliche Kraftstoff- und Emissionsersparnisse bringt. Außerdem bedeutet es weniger Verspätungen und mehr operative Flexibilität. Eine großartige technologische Entwicklung zur Unterstützung des Betriebs an einem der verkehrsreichsten Flughäfen der Welt.

Die Zukunft des Luftraums

Also: Auch wenn Sie noch nicht bei jedem Flug von einer virtuellen Computerstimme begrüßt werden, sind andere KI-gestützte Funktionen der Luftfahrtbranche definitiv am Horizont erkennbar. Manche Verbraucher lassen sich bereits Pakete per Drohne zustellen, und zahlreiche Forschungs- und Entwicklungsprojekte befassen sich mit dem Einsatz von KI im Bereich Urban Air Mobility. Die Realität von Lufttaxis ist näher, als viele denken.

Wird vollautonomer Betrieb während meiner Karriere, geschweige denn in meiner Lebenszeit, Realität werden? Obwohl es wahrscheinlich ist, lässt sich das derzeit nur schwer mit Sicherheit sagen. Die Leistungsfähigkeit der Technologie ist in letzter Zeit exponentiell gestiegen. Wer kann ausschließen, dass UAM-Unternehmen wie Wisk und Archer enorme Fortschritte machen, um autonomes kommerzielles Fliegen noch vor dem Ende dieses Jahrhunderts zu ermöglichen?

Andere haben den Einsatz von KI in der Luftfahrt bereits befürwortet. Selbst Piloten, die dem Gedanken einer Ablösung durch Automatisierung skeptisch gegenüberstehen, haben die Pflicht gegenüber der fliegenden Öffentlichkeit, alles zu tun, um Sicherheit und Effizienz zu erhalten und zu verbessern. Wenn künstliche Intelligenz also bleiben wird, warum sie nicht zu unserem Vorteil nutzen?