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FlugzeugGemeinsam mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) in Braunschweig haben Professor Dietrich Klakow und sein Team von der Universität des Saarlandes ein Assistenzsystem für Fluglotsen so weiterentwickelt, dass es versteht, was Lotse und Pilot per Funk austauschen.

Dadurch kann das System von selbst auf Planänderungen reagieren, die nur mündlich besprochen werden. Es passt seine Empfehlungen für den Lotsen automatisch an, ohne dass es zu einer Verzögerung kommt. Der erste Prototyp läuft bereits mit hoher Genauigkeit.

Wer im Auto auf ein Navigationsgerät setzt, kennt die Situation: Biegt der Fahrer links ab, statt wie vom Navi vorgeschlagen rechts, läuft das System solange weiter, bis es mit aktuellen GPS-Daten die Route neu berechnet. In dieser Zeit kommen keine guten Vorschläge. Im Gegenteil: Ansagen, die das Navi mit den alten Daten macht, sind nutzlos oder gar verwirrend. „Auch bei Assistenzsystemen für Fluglotsen kommt es zu solchen Verzögerungen“, erklärt der Computerlinguist Dietrich Klakow.

Diese Systeme unterstützen Fluglotsen bei ihrer Aufgabe, damit Starts und Landungen reibungslos und vor allen Dingen effizient ablaufen. Sie berechnen Flugrouten, gleichen Daten wie Flughöhe oder Geschwindigkeit ab und machen dem Lotsen Vorschläge, wie er reagieren sollte. Wenn aber etwas Unplanmäßiges passiert, etwa weil eine Landebahn kurzzeitig gesperrt wird oder ein anderes Flugzeug mit einem Notfallpatienten an Bord zuerst landen soll, stößt der elektronische Assistent an seine Grenzen: „Tauschen sich Lotse und Pilot nur mündlich per Funk über solche Änderungen aus, bekommt das System das bislang nicht mit“, sagt Klakow. Während etwa 30 Sekunden ist der Lotse auf sich gestellt, erst dann kommen wieder brauchbare Vorschläge.

Um diese Sicherheitslücke zu schließen, haben Klakow und sein Team in einem Pilotprojekt das Lotsenassistenzsystem des Düsseldorfer Flughafens weiterentwickelt und ihm beigebracht, die zwischen Lotse und Pilot besprochenen Änderungen zu verstehen und einzukalkulieren. Bei dem Projekt, das vom Helmholtz-Validierungsfonds mit insgesamt fast 400.000 Euro gefördert wurde, arbeiteten die Computerlinguisten der Saar-Universität mit dem Team von Professor Hartmut Helmke vom DLR in Braunschweig zusammen. Die DFS Deutsche Flugsicherung GmbH unterstützte das Vorhaben.

„Unser Prototyp erkennt anhand des Dialogs von Lotse und Pilot selbst, ob sich Abweichungen vom geplanten Ablauf ergeben. Er passt seine Vorschläge für den Lotsen an und lässt dabei die Informationen außer Acht, die unwichtig sind“, erklärt Klakow. Mit seinen wissenschaftlichen Mitarbeitern Youssef Oualil, Anna Schmidt und Marc Schulder fütterte er hierzu den Spracherkenner des Systems mit Hintergrundwissen zu den Lotsenkommandos.

„Wir haben bei Lotsenschulungen vor Ort in der Fluglotsenzentrale alle erdenklichen Sprachbefehle mit dem Mikrofon gesammelt und außerdem Daten über die jeweilige Situation, etwa Radardaten, zusammengetragen. Dies alles haben wir verschriftet und so übersetzt, dass der Computer es verstehen kann“, erläutert Computerlinguist Marc Schulder. Auf diese Weise brachten die Forscher dem Computer die gesamte Konversation bei und gaben ihm das Wissen, was das alles genau bedeutet. „Je nachdem, was der Lotse zum Piloten sagt, kann das System jetzt die möglichen Vorschläge an den Lotsen einschränken und unplausible Handlungsalternativen aussortieren. Es läuft bereits mit hoher Genauigkeit; wir konnten die Fehlerquote entscheidend senken“, sagt Professor Klakow.

Jetzt wollen die Forscher den Prototypen so weiterentwickeln, dass das System an Flughäfen zum Einsatz kommen kann. Und: Die Computerlinguisten wollen dem Rechner auch besser zu verstehen geben, was die Piloten aus aller Welt dem Lotsen antworten. Zwar ist Englisch die Flugverkehrssprache, aber so international der Luftverkehr ist, so vielsprachig sind auch die Akzente. Der Computer muss Englisch auch mit französischem, indischem oder chinesischem Einschlag verstehen.

Die Forschungsergebnisse für Fluglotsen können die Sprachtechnologen auch auf andere Anwendungen und Sprachdialogsysteme übertragen. In vielen Projekten befasst sich Klakows Team mit automatischer Spracherkennung. Hierfür wurde er unter anderem mit dem Google-Forschungspreis ausgezeichnet. „Die Grundidee ist, dem Computer beizubringen, die Situation zu verstehen, in der sich sein Nutzer gerade befindet. Weil Computer bislang nichts oder wenig über Kontext, Umfeld und Hintergründe wissen, sind sie schlechter, als sie sein könnten. Das wollen wir mit unserer Forschung ändern“, erläutert Dietrich Klakow.

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