Am 14. April 2025 wurde beim A2RL Drohnenrennen in Abu Dhabi Geschichte geschrieben: Ein autonomer Drohnenflieger der Technischen Universität Delft besiegte erstmals in einem echten Rennen mehrere menschliche Champion-Piloten. Dieses Ereignis bedeutete nicht nur einen technologischen Erfolg, sondern auch einen signifikanten Schritt in der Weiterentwicklung künstlicher Intelligenz in der realen Welt – weg von virtuellen Umgebungen hin zu extremen physischen Herausforderungen. Der Wettbewerb stellte autonome Drohnen und menschliche Piloten vor massive Herausforderungen, bei denen Geschwindigkeit, Präzision und komplexe Flugmanöver im Vordergrund standen. Die TU Delft Drohne erreichte dabei eine bemerkenswerte Geschwindigkeit von bis zu 95,8 km/h auf der beeindruckend kurvigen Rennstrecke und setzte sich in einem Kopf-an-Kopf-Duell gegen drei ehemalige Weltmeister der Drone Champions League (DCL) durch.
Das siegreiche Team aus Wissenschaftlern und Studenten der Fakultät für Luft- und Raumfahrttechnik an der TU Delft setzte auf modernste Methoden der künstlichen Intelligenz, insbesondere auf tiefen neuronalen Netzwerken, kombiniert mit reinforcement learning – einer Methode des Lernens durch wiederholtes Probieren und Verbessern. Die Drohne war nur mit einer einzigen, nach vorne gerichteten Kamera ausgestattet, was die Wahrnehmung deutlich erschwerte, denn ähnliche Sichtbedingungen gelten auch für menschliche First-Person-View-Piloten (FPV). Im Gegensatz zu früheren Projekten, bei denen autonome Drohnen in stark kontrollierten Laborumgebungen antraten, bestand in Abu Dhabi die Herausforderung darin, auf einer real existierenden, von den Organisatoren eigenständig entworfenen Strecke unter unvorhersehbaren Bedingungen zu reagieren. Die eingesetzte KI sendete Steuerkommandos nicht an einen konventionellen Controller, wie es bei gängigen Drohnen der Fall war, sondern direkt an die Motoren der Drohne. Dieses System, als Guidance and Control Nets bekannt, wurde ursprünglich vom Advanced Concepts Team der Europäischen Weltraumorganisation ESA entwickelt, um auf ressourcenlimitierten Plattformen wie Satelliten rechenintensive herkömmliche Steueralgorithmen zu ersetzen.
Im Rahmen der Zusammenarbeit zwischen der ESA und dem MAVLab der TU Delft wurde das System weiter verfeinert und auf die anspruchsvollen Anforderungen autonomer Drohnenrennen angepasst. Die Kombination aus hochrobustem Wahrnehmungssystem und extrem effizienter Steuerung ermöglichte es der Drohne, blitzschnell auf dynamische Situationen zu reagieren und damit menschlichen Piloten überlegen zu sein. Der damit erreichte Erfolg stellt einen Meilenstein für sogenannte physische Künstliche Intelligenz dar, also für KI-Systeme, die komplexe physische Prozesse in Echtzeit unter extremen Bedingungen steuern können. Während KI-Errungenschaften wie der Sieg bei Schach oder Go bereits in virtuellen Umgebungen vorangeschritten sind, zeigt der Sieg der TU Delft Drohne die enorme Reife der Technologie im Bereich der Robotik und autonomen Systeme im realen Umfeld. Die Erkenntnisse und technischen Fortschritte aus diesem Projekt werden nicht nur die Welt des Drohnenrennens nachhaltig verändern, sondern auch enorme Auswirkungen auf verschiedene Bereiche der Robotik und Automatisierung haben.
Mögliche Anwendungen reichen von der schnellen und sicheren Lieferung medizinischer Proben oder lebensrettender Geräte wie Defibrillatoren in urbanen oder abgelegenen Regionen bis hin zu Such- und Rettungsmissionen in Katastrophengebieten. Die Fähigkeit, mit begrenzten Sensorressourcen und minimaler Rechenleistung präzise und hochdynamische Steuerungen durchzuführen, macht das entwickelte KI-System vielseitig einsetzbar für Roboter, die in komplexen und schwierigen Umgebungen arbeiten müssen. Die Effizienzsteigerungen bei der Energie- und Rechenleistung sind entscheidend, da mobile und autonome Systeme diese Ressourcen besonders schonen müssen. Der Leiter des TU Delft Teams, Christophe De Wagter, drückte seine Erleichterung und Freude über das Ergebnis aus. Er betonte, dass mit diesem Sieg bereits heute ein wichtiger Schritt gemacht wurde, der den Weg für weitere autonome Systeme in der Praxis ebne.
Die Kombination aus tiefem technischen Wissen, innovativen Algorithmen und der Fähigkeit, das System im realen Wettbewerb zu testen, habe den Unterschied gemacht. Das Rennen zeigte auch, wie wichtig die Zusammenarbeit zwischen Forschungseinrichtungen, der Weltraumagentur ESA und der Drohnenrennszene ist, um technologische Grenzen immer weiter zu verschieben. Der A2RL Drone Championship in Abu Dhabi wurde mit dem Ziel ausgerichtet, die Grenzen physischer KI-Systeme im Wettbewerb unter extremen zeitlichen und organisatorischen Restriktionen zu erforschen. Die Teilnahme mehrerer internationaler Teams bot eine hervorragende Plattform für Innovation, wie auch der gleichzeitige Falcon Cup für menschliche Piloten unterstrich. Dass die autonome Drohne nicht nur gegen andere KI-gestützte Konkurrenten, sondern letztlich auch gegen die besten menschlichen Drohnenrennfahrer gewann, stellt einen Wendepunkt in der Geschichte des Drohnensports dar und verdeutlicht den Fortschritt der künstlichen Intelligenz in realen Szenarien.
Die daraus resultierenden Technologien können zukünftig in unterschiedlichsten Bereichen Anwendung finden. Autonome Fahrzeuge, von selbstfahrenden Autos bis hin zu humanoiden Robotern, profitieren vom verbesserten Überblick und der schnellen Reaktionsfähigkeit, die durch die effizienten neuronalen Netzwerke möglich wird. Auch in alltäglichen mobilen Robotern, wie Staubsaugern oder anderen Haushaltshilfen, könnte der optimierte Ressourceneinsatz für eine längere Akkulaufzeit und zuverlässigere Funktion sorgen. Die neuen KI-Modelle sind außerdem in der Lage, flexibel zwischen verschiedenen Optimierungskriterien zu wechseln – zum Beispiel zwischen möglichst schneller Fortbewegung und einer energiesparenden oder sicheren Fahrweise. Die Zukunft autonomer Systeme wird maßgeblich durch technologische Entwicklungen wie die des TU Delft Teams geprägt sein.
