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Ist Autonomes Fahren ein zukunftsfähiges Konzept hinsichtlich gesellschaftlicher Akzeptanz und wirtschaftlichem Nutzen in Industrieländern?

Seminararbeit 2017 32 Seiten

Ingenieurwissenschaften - Fahrzeugtechnik

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung

2. Definition des autonomen Fahrens - Automatisierungsgrade

3. Aktuelle Technik eines autonomen Fahrzeugs
3.1 Sensoren
3.1.1 Radar - Sensor
3.1.2 LIDAR- Sensor
3.1.3 Kamera - Sensor
3.2 Fahrerassistenzsysteme

4. Ethik
4.1 Das „Trolley-Problem"
4.2 Die Bedeutung der Gesellschaft bei ethischen Fragen
4.3 Lösungsansätze der ethischen Probleme

5. Wirtschaft und Gesellschaft
5.1 Gesellschaft
5.1.1 Bedenken und Wünsche der Gesellschaft
5.2 Recht & Haftung
5.3 Automobilindustrie
5.3.1 Auswirkungen von AF auf die Branchen der Automobilindustrie

6. Fazit

Literaturverzeichnis

Internetquellen

Monographien

Abkürzungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

1. Einleitung

Bereits 1885 staunte die Welt über das erste Automobil von Carl Benz, das sich über die Jahre hinweg technisch als auch optisch stetig weiterentwickelte.

Die ersten umgesetzten Visionen eines autonom fahrenden Autos führten bereits in den 1980er Jahren in zahlreichen Experimenten zum Erfolg. Außerdem wurde im Jahr 1986 das EUREKA- PROMETHEUS-Großprojekt vom Staat und mehreren Unternehmen begonnen. Das Ziel war Effizienz, Umweltverträglichkeit und die Sicherheit im Straßenverkehr zu verbessern. Mit Erfolg bestand das getestete Auto mehrere Experimente und legte über 1000 km mit einer Geschwindigkeit von bis zu 130 km/h zurück.[1]

Trotz der jahrelangen Entwicklung des AF, zeigte eine Studie der puls Marktforschung GmbH im Jahr 2015, dass knapp 50 Prozent der befragten Personen immer noch Skepsis gegenüber den Zukunftsvisionen zeigen.[2] Neben der Gesellschaft müssen sich auch Unternehmen mit den kommenden Veränderungen auseinandersetzen und gegebenenfalls ihr Konzept verändern. Die ungeklärten Problematiken führen zu folgender Leitfrage: „Ist AF ein zukunftsfähiges Konzept hinsichtlich gesellschaftlicher Akzeptanz und wirtschaftlichem Nutzen in Industrieländern?“

AF hat einen relativ komplexen Themenumfang, weshalb nur die relevantesten grundlegend erläutert werden. Passend zum Profilfach (TuM) wird das Fachkapitel mit dem technischen Grundverständnis und einem Überblick der wichtigsten Autonomiestufen beginnen. Sensoren und Assistenzsysteme werden die technische Seite des AF abdecken. Ziel des Fachkapitels ist es, den aktuellen technischen Forschungsstand einzuordnen und festzustellen, ab wann AF wie geplant umgesetzt werden kann. Nach dem technischen Grundverständnis wird die Seminararbeit sich mit den ethischen Problematiken beschäftigen und verschiedene Lösungsansätze charakterisieren. Die Problematiken beschäftigen sich vor allem mit ethischen Entscheidungen der verwendeten Computer für das AF, beziehungsweise der vom Unternehmen, Land oder Gesellschaft geforderten Entscheidungen in Extremsituationen. Abschließend werden mögliche Veränderungen und daraus resultierende Problematiken für Unternehmen und Gesellschaft erläutert und beantwortet.

Durch die Aktualität des Themas bietet es sich an, die Leitfrage mithilfe von Literatur, Videoreportagen und dem Internet bestmöglich zu beantworten. Um ein zufriedenstellendes Ergebnis zu erzielen, werden alle Methoden stets miteinander verglichen.

2. Definition des autonomen Fahrens - Automatisierungsgrade

Bereits seit Beginn des Jahrtausends forschen Hersteller und Experten an autonom verhaltenden Fahrzeugen. Unter dem Begriff Autonomie versteht man Selbstständig- oder Unabhängigkeit. Die autonomen Systeme haben die Hauptaufgabe, den Fahrer zu unterstützen oder das Auto sogar selbstständig übernehmen zu können.

Durch die lange Forschungs- und Entwicklungsdauer haben sich mit der Zeit die sogenannten Autonomiestufen gebildet. Die vergangenen und zukünftigen Entwicklungen werden dabei der jeweiligen Stufe zugeordnet. Die folgende Tabelle charakterisiert die 3 Hauptstufen der Automatisierung:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten[3]

Tabelle 1: Automatisierungsgrade

Zum aktuellen Zeitpunkt wird noch spekuliert, ob die zukünftigen Autonomiestufen dem angegebenen Zeitplan gerecht werden oder sogar früher eintreten können. Die Problematik liegt darin, dass aktuelle Systeme noch nicht in der Lage sind, die Zukunftsvisionen wie geplant umzusetzen. Entwickler schätzen die Daten bis zum Eintritt zukünftiger Autonomiestufen wie oben genannt ein.

3. Aktuelle Technik eines autonomen Fahrzeugs

Ein autonomes Fahrzeug besitzt ein breites Spektrum an technischen Themengebieten. Dies beginnt bei Sensoren und anderen technischen Eingabegeräten bis hin zur Verarbeitung der Signale über den Computer oder der Kommunikation mit anderen Fahrzeugen. Da die Seminararbeit vor allem in technischer Hinsicht sehr begrenzt ist, wird in diesem Kapitel hauptsächlich auf die technischen Systeme wie Sensoren und die damit verbundenen Fahrerassistenzsysteme eingegangen. Dies deckt den Grundbedarf an technischem Verständnis für die kommenden Themen der Arbeit ab.

3.1 Sensoren

Die wohl wichtigsten Eingabegeräte eines autonomen Fahrzeugs sind die Sensoren. Das Buch Car IT kompakt beschreibt die Funktion von Sensoren wie folgt: „Ein mit der umfassenden, integrierten Sensorik ausgestattetes Fahrzeug nimmt sein Umfeld im 360-Grad-Blickwinkel und mit einer Vielzahl verschiedener Sinne wahr, die auf unterschiedlichen Wellenlängen des Licht- und akustischen Spektrums die Umwelt lückenlos überwachen können.“[4]

Dabei gibt es verschiedene Arten von Sensoren, die ihre Stärken in unterschiedlichen Gebieten besitzen. Zusammen sollen sie das Gesamtbild des Umfelds verbessern und die menschlichen Sinne ersetzen können. Die Informationen des Sensors werden an den Computer weitergeleitet. Dieser kann bei entsprechender Entwicklung Informationen verarbeiten und das Fahrzeug übernehmen. Die folgende Abbildung zeigt ein Sensorkonzept der Universität Ulm:[5]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten[6]

3.1.1 Radar - Sensor

Radarsensoren befinden sich normalerweise an der vorderen und hinteren Seite des Fahrzeugs. Optional können auch zwei Sensoren an den Seiten verbaut werden. Die Radarwellen können Fahrzeuge in weiter Entfernung erfassen und liefern nützliche Daten zur Distanz, Fahrtrichtung und Geschwindigkeit des umliegenden Verkehrs.[7]

3.1.2 LIDAR- Sensor

Das Lidarsystem (Light detection and ranging) arbeitet mit Laserstrahlen. Dabei werden ausgesendete Lasersignale gestreut und können somit auf andere Objekte treffen. Die Reflektion wird wieder aufgefangen und gibt Rückschlüsse über Hindernisse, Passanten oder Baustellen. Der Vorteil liegt in der hohen Auflösung des Systems. Allerdings ist die Reichweite nicht so weit wie dies beispielsweise beim Radarsensor der Fall ist. So wird zum Beispiel der Notbremsassistent mithilfe von LIDAR gesteuert, da dieser zuverlässige Daten der unmittelbaren Nähe des Fahrzeugs benötigt.[8]

3.1.3 Kamera - Sensor

Der Kamerasensor befindet sich meistens hinter der Windschutzscheibe und ist somit für den Bereich vor dem Auto zuständig. Die Kamera erkennt die Fahrspur und kann zwischen verschiedenen Fahrzeugtypen unterscheiden. Der Vorteil des Kamerasensors liegt darin, dass dieser im Gegensatz zu LIDAR oder Radarsensoren auch unterscheiden kann, ob es sich am Straßenrand beispielsweise um einen Menschen oder ein anderes Objekt handelt. Zusammen mit einer optionalen Rückfahrkamera werden die Sensoren beispielsweise zum Halten der Spur mit dem Spurhalteassistenten oder der für die Verkehrszeichenerkennung eingesetzt.

Weitere Sensoren wie der Ultraschallsensor ergänzen das autonome System. Dieser erkennt von allen vier Seiten des Autos, ob sich ein Objekt oder Fahrzeug annähert. Vor allem Parkassistenten arbeiten schon lange mit diesem Sensortyp.

Nur durch ein Zusammenspiel von allen Sensoren ist es für den Computer möglich ein originalgetreues Modell der Umwelt zu erstellen und somit dem Auto die nötigen Fahrmanöver zu übertragen.

3.2 Fahrerassistenzsysteme

Schon im Jahr 1962 verbaute Mercedes-Benz den ersten Tempomat, der eine eingestellte Geschwindigkeit des Fahrzeugs halten konnte. Dies galt als erstes FAS (Fahrerassistenzsystem) der Automobilindustrie. Über die letzten Jahrzehnte kamen zahlreiche neue Assistenten hinzu, die gerne von der Gesellschaft akzeptiert werden.

Assistenzsysteme haben in erster Linie die Aufgabe, den Fahrer beim Führen des Fahrzeugs zu unterstützen und ihm im besten Fall schwierigere Routineaufgaben wie Einparken und Rangieren zu erleichtern oder sogar ganz abzunehmen. Dies erhöht den Komfort für den Fahrer. Des Weiteren tragen die Systeme erheblich zur Verbesserung der Sicherheit für Menschen inner- und außerhalb des Fahrzeugs bei, indem sie im Notfall unterstützen oder sogar komplett eingreifen können.[9]

Aktuelle FAS wie der Einpark-Assistent, die Verkehrszeichenerkennung oder der Spurhalteassistent ermöglichen dem Computer im Auto bereits heute, einige Aufgaben des Menschen zu übernehmen. Die unter Abschnitt 3.1 erläuterten Sensoren sorgen dafür, dass der Computer mit ausreichend Daten versorgt wird, um die nötigen Fahrmanöver des Autos zu berechnen und auszuführen. So ist es schon heute möglich, mithilfe der verschiedenen Sensoren die Distanz zum nächsten Fahrzeug und die Spur zu erkennen, um diese dann automatisch vom Abstands- und Spurhalteassistenten übernehmen zu lassen.

FAS werden in zwei Kategorien eingeteilt. Zum einen gibt es die aktiven Systeme, welche aktiv eingreifen können wie zum Beispiel der Einpark-Assistent. Die passiven Systeme hingegen können nicht eingreifen, sondern dienen nur zur Erhöhung des Komforts, indem sie den Fahrer unterstützen. Beispiele hierfür sind die Rückfahrkamera oder Verkehrszeichenerkennung.

Die Bezeichnungen der vielen verschiedenen Assistenten variieren je nach Hersteller. In der folgenden Abbildung werden die möglichen Fahrerassistenzsysteme anhand der aktuellen Modellreihe A4 vom Hersteller Audi aufgezeigt. Zusätzlich werden die FAS den unterschiedlichen Sensoren zugeordnet:[10]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Ein Fahrzeug mit allen oben abgebildeten FAS erleichtert dem Fahrer spürbar das alltägliche Fahren und übernimmt einige anspruchsvolle Aufgaben selbstständig.

Die Abbildung verdeutlicht den Sachverhalt, dass wir bereits heute einen hohen Automatisierungsgrad erreicht haben. FAS wie der Stau-Assistent sind in der Lage, das Auto bis zu einer gewissen Geschwindigkeit komplett zu übernehmen. Dies würde bereits der Teilautomatisierungsphase entsprechen. Der Einpark-Assistent müsste theoretisch sogar zur Phase der Hochautomatisierung zugeordnet werden.

Rein technisch gesehen, könnten die Systeme das Auto sogar für längere Zeit selbstständig übernehmen. Allerdings verbieten rechtliche Vorschriften und andere ungeklärte Problematiken das autonome Fahren zum aktuellen Zeitpunkt. Dies wird im weiteren Verlauf der Seminararbeit noch deutlich.[11]

4. Ethik

Als Ethik wird ein Teil der Philosophie bezeichnet, welche sich mit den moralischen Handlungen des Menschen und den daraus resultierenden Entscheidungen beschäftigt. Die Entscheidungen sollen dabei stets begründet werden und können in allen möglichen Lebensbereichen eingesetzt werden - so auch beim autonomen Fahren.[12]

Um die ethischen Probleme des AF nachvollziehen zu können, ist folgendes Beispiel von Bedeutung:

Sie befinden sich nachmittags am Steuer ihres Fahrzeugs auf dem Weg nach Hause. Ausnahmsweise gibt es keinen Stau und sogar die Sonne schaut heute hinter den Wolken hervor. Für einen kurzen Moment werden Sie geblendet. Als Sie wieder freie Sicht haben, sehen sie plötzlich einen vielleicht achtjährigen Jungen hinter seinem Ball auf die Straße rennen.[13]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Wie würden Sie reagieren? Bremsen? Ausweichen? Wenn ja, wohin? Wenn sie nicht gerade im Rennsport ausgebildet wurden, wird Ihre Entscheidung wohl instinktiv ohne größere Überlegungen stattfinden.

Was wäre nun, wenn wir von einem autonomen Fahrzeug gefahren werden? Wie soll der Computer in solchen Ausnahmesituationen entscheiden und handeln? Die Sensoren sind bereits in der Lage, unterschiedliche Geschlechter, Alter und Tiere zu unterscheiden. Geht man weiter davon aus, dass die Entscheidungsfrage durch die zu hohe Geschwindigkeit des Fahrzeugs unausweichlich ist, stellt sich die Frage, wen der Computer töten muss. Anhand dieses Beispiels sollen im ethischen Bereich mögliche Lösungen erörtert werden.[14]

4.1 Das „Trolley-Problem“

Die Insassen oder die Passanten? Die Verursacher oder Unschuldigen? Jüngere oder ältere Verkehrsteilnehmer? Unterscheidung in Geschlechter? - Wer soll bei einem unvermeidbaren Unfall verletzt oder sogar ums Leben kommen?

Dies sind Fragen, die nicht ohne weiteres beantwortet werden können. Schon seit langem versucht das Massachusetts Institute of Technology mit einer Website namens „Moral Machine“ herauszufinden, wer in einer Gefahrensituation überleben sollte oder sein Leben opfern muss. Die Gesellschaft hat bei der dortigen Umfrage immer die Möglichkeit, zwischen zwei möglichen Unfallszenarien auf der Straße auszuwählen. Dabei wird nach der eigenen moralischen Einstellung entschieden. Nach der Umfrage erfolgt eine Auswertung und die Möglichkeit, seine Entscheidungen mit dem Durchschnitt der Befragten zu vergleichen.[15]

Die zu treffenden Entscheidungen werden auch als das „Trolley-Problem“ beschrieben. Dabei geht es immer um das folgende Problem: Eine Straßenbahn gerät außer Kontrolle und Sie haben die Möglichkeit, eine Weiche zu stellen. Fährt der Zug geradeaus weiter, werden Menschen auf den Schienen getötet. Stellen Sie die Weiche, wird der Zug auf ein Nebengleis fahren und dort eine andere Anzahl oder Gesellschaft an Menschen töten. Dieses Szenario gibt es mit unterschiedlichen Personenanzahlen und mit diversen anderen Einflüssen. Durch dieses psychologische Spiel sollen unterschiedliche Menschen oder Anzahlen unterschieden werden. Das Ziel dabei ist jedoch immer, eine für sich moralische Entscheidung zu treffen. Das Trolley­Problem ist dabei wie ein psychologisches Experiment, bei dem es kein eindeutiges Richtig oder Falsch gibt, da jeder Mensch unterschiedliche Ansichten bezüglich seiner Moral besitzt.[16]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten[17]

4.2 Die Bedeutung der Gesellschaft bei ethischen Fragen

Aber wer hat nun das Recht eine solch psychologische Frage zu beantworten? Ein Arzt, ein Politiker oder der Durchschnittsbürger? Und vor allem, wie ist diese Frage zu beantworten?

Stellen wir uns nun wieder unser Anfangs-Trolley-Problem mit dem Autofahrer und dem kleinen Jungen, der seinem Ball hinterherrennt, vor. Grundsätzlich gilt es zu sagen, dass jedes Menschenleben, unabhängig von Alter, Geschlecht oder persönlichen Verbindungen gleichwertig ist. Auch Einflüsse wie die Rasse, Sprache, Heimat und Herkunft dürfen keinen Einfluss auf die Entscheidung des Computers im Auto nehmen. Dies legte die betroffene US-amerikanische Berufsorganisation „Institute of Electrical and Electronics Engineers“ (IEEE) bereits fest. Die über 430000 Mitglieder befassen sich schon lange mit entsprechenden Ethikregeln und liefern wertvolle Grundlagen für mögliche Lösungsansätze.[18]

Auch das deutsche Grundgesetz bestätigt die Intensionen der IEEE mit Artikel 3 Absatz 3 des Grundgesetztes:

„(3) Niemand darf wegen seines Geschlechtes, seiner Abstammung, seiner Rasse, seiner Sprache, seiner Heimat und Herkunft, seines Glaubens, seiner religiösen oder politischen Anschauungen benachteiligt oder bevorzugt werden. Niemand darf wegen seiner Behinderung benachteiligt werden.“[19]

Somit wird auch in Deutschland, dem Vorreiterland des autonomen Fahrens, zunehmend nach möglichen Lösungen des Ethikproblems gesucht. Auch Nachrichtenportale, wie beispielsweise das Technikmagazin Wired, sprechen das Problem offen mit Überschriften wie: „Wen sollten autonome Autos opfern“ an.[20] Auch andere Nachrichtenmagazine kommen zunehmend auf das Thema zurück. Dies zeigt wie wichtig das Thema für unsere Gesellschaft ist. Deshalb sollte man diese Problematik in der breiten Öffentlichkeit besprechen. Lassen wir nun aber die Gesellschaft über das komplette Ethikproblem entscheiden oder abstimmen, wird es immer Unzufriedenheiten geben, da jeder seine persönliche Moral verfolgt.

Nehmen wir nun an, die Gesellschaft einigt sich auf die bereits vorgeschlagene Einstellung, dass jeder Mensch unabhängig von verschiedenen Faktoren gleichwertig ist, so stehen wir immer noch vor demselben Problem. Wir wissen nicht, welcher gleichwertige Mensch im Zweifelsfall getötet werden soll, weshalb es einer einheitlich festgelegten Lösung bedarf.

[...]


[1] Vgl. Fluhr, D.: Geschichte des autonomen Fahrens, Stand 2012, http://www.autonomes-fahren.de/geschichte-des- autonomen-fahrens (abgerufen am 22.03.2017)

[2] puls Marktforschung GmbH: Beurteilung der Entwicklung selbstfahrender Autos, Stand 2015, http://www.computerwoche.de/a/mehr-akzeptanz-fuer-das-selbstfahrende-auto,3096329 (abgerufen am 22.03.2017)

[3] Tabelle 1: Vgl. H.Holzer: Automatisierungsgrade, Stand 2016, http://www.zeit.de/mobilitaet/2016- 09/selbstfahrende-autos-entwicklung-schwierigkeiten (abgerufen am 23.03.2017)

[4] V. Johanning und R. Mildner: Car IT kompakt Das Auto der Zukunft – Vernetzt und autonom fahren, 1. Auflage, o.O.: Springer Vieweg Verlag 2015, S.63

[5] Vgl. Prof. Dr.-Ing. K. Dietmayer: Automatisiertes Fahren Fahrerassistenz, Stand 2016, https://www.uni-ulm.de/in/mrm/forschung/anwendungsfelder/automatisiertes-fahren-fahrerassistenz/ (abgerufen am 24.03.2017)

[6] Abbildung 1: Sensorkonzept basierend auf LIDAR, RADAR und Kameras, Prof. Dr.-Ing. K. Dietmayer, Stand 2016, https://www.uniulm. de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.110/Bilder/Forschung/Anwendungsfelder/Automatisiertes_Fahren/Sensor anordnung360.png (abgerufen am 24.03.2017)

[7] Vgl. BMW AG: Hochautomatisiertes Fahren, o.J., http://www.bmw.de/de/topics/faszination-bmw/connecteddrive/hochautomatisiertes-fahren.html (abgerufen am 25.03.2017)

[8] Vgl. Dipl.-Wi.-Ing S. Stegmüller: LIDAR Licht-Radar, Stand 2012, http://www.autonomes-fahren.de/lidar-licht- radar/ (abgerufen am 25.03.2017)

[9] Vgl. Robert Bosch GmbH: Fahrerassistenzsysteme, o.J., http://produkte.bosch-mobility- solutions.de/de/de/driving_comfort/driving_comfort_systems_for_passenger_cars_1/driver_assistance_systems_4/dri ver_assistance_systems_5.html# (abgerufen am 26.03.2017)

[10] Abbildung 2: FAS des Audi A4, Audi AG, Stand 2016, http://www.das-autogramm.de/assistenzsystem- presensecity/ (abgerufen am 27.03.2017)

[11] Vgl. H.Holzer: Was kann der Autopilot heute schon?, Stand 2016, http://www.zeit.de/mobilitaet/2016- 06/autonomes-fahren-autopilot-ueberblick (abgerufen am 27.03.2017)

[12] Vgl. Plakos: Ethik Wissen und Definition - Was ist Ethik?, o.J., https://ethik.plakos.de/ (abgerufen am 24.04.17)

[13] Abbildung 3: Wie entscheidet die Technik über Menschenleben?, Roland Kontny, Stand 2015, http://bilder.bild.de/fotos-skaliert/roboter-ethik-und-autonomes-fahren-43549221- 39807640/2,w=993,q=high,c=0.bild.jpg (abgerufen am 24.04.17)

[14] Vgl. R. Dietrich und E. Minx: Autonomes Fahren wo wir heute stehen und was noch zu tun ist, 1. Auflage, o.O.: Piper Verlag 2015, Seite 23 -24

[15] Vgl. T. Pitscheneder: Wie autonome Autos in Gefahrensituationen reagieren, Stand 2017, http://www.computerbild.de/artikel/cb-News-Connected-Car-Moral-Machine-Autonome-Autos-17267651.html (abgerufen am 24.04.17)

[16] Vgl. J. Clark: How the Trolley Problem Works, Stand 2017, http://people.howstuffworks.com/trolley-problem.htm (abgerufen am 24.04.17)

[17] Abbildung 4: Das Trolley-Problem, Zwentner, Stand 2016 http://www.zwentner.com/wordpress/wp- content/uploads/2016/09/trolleyproblem1.jpg (abgerufen am 24.04.17)

[18] Vgl. R. Dietrich und E. Minx: Autonomes Fahren wo wir heute stehen und was noch zu tun ist, 1. Auflage, o.O.: Piper Verlag 2015, Seite 24

[19] Parlamentarischer Rat: Grundgesetz für die Bundesrepublik Deutschland, 60. Auflage, Deutschland.: o.V., Artikel 3 Absatz 3

[20] C. Köver: Wen sollten autonome Autos opfern?, Stand 2016, https://www.wired.de/collection/science/studie-wen- sollten-autonome-autos-opfern (abgerufen am 25.04.17)

Details

Seiten
32
Jahr
2017
ISBN (eBook)
9783668519312
ISBN (Buch)
9783668519329
Dateigröße
886 KB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v373444
Note
1,0
Schlagworte
Auto Autonom Autonomes Fahren Fahrzeug Recht Jura Wirtschaft Deutschland Automobil Automobilmarkt Industrie Zukunft Revolution Migration

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Titel: Ist Autonomes Fahren ein zukunftsfähiges Konzept hinsichtlich gesellschaftlicher Akzeptanz und wirtschaftlichem Nutzen in Industrieländern?