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Das EUREKA PROMETHEUS Projekt PROgraMme for a European Traffic of Highest Efficiency and Unprecedented Safety deutsch Programm fur europaischen Verkehr hochster Effizienz und beispielloser Sicherheit lief von 1986 bis 1994 und kam auf Initiative von Ferdinand Panik damals bei Daimler Benz und seinen Kollegen aus den Konzernforschungen der meisten anderen europaischen Fahrzeughersteller zustande 1 An diesem bislang grossten europaischen Projekt zur Verbesserung der Effizienz Umweltvertraglichkeit und Sicherheit des Strassenverkehrs mit einem Forderumfang von uber 700 Mio 2 ECU beteiligten sich neben den Fahrzeugherstellern fast alle bedeutenden europaischen Zuliefererfirmen und weitere Elektronikfirmen die bisher noch nicht im Automobilbereich tatig waren sowie eine Vielzahl wissenschaftlicher Institute 3 Inhaltsverzeichnis 1 Inhalt 2 PRO ART 2 1 Im Vorfeld zu PROMETHEUS getatigte Arbeiten 2 2 Definitionsphase von PRO ART im Rahmen von PROMETHEUS 2 3 Arbeiten im Programmverlauf von PROMETHEUS 3 PRO CHIP 4 PRO COM 5 PRO GEN 6 PRO CAR 7 PRO NET 8 PRO ROAD 9 Weblinks 10 EinzelnachweiseInhalt BearbeitenDer funfzehnmonatigen Definitionsphase Oktober 1986 bis Dezember 1987 4 folgte die eigentliche Bearbeitung Januar 1988 bis Dezember 1994 Die Projektstruktur sah sieben Teilprojekte vor Fur die von wissenschaftlichen Instituten getragene Grundlagenforschung gab es vier Teilprojekte PRO ART PRO CHIP PRO COM PRO GEN 5 Aus den drei Industrieforschungsteilprojekten PRO CAR PRO NET PRO ROAD 5 leiteten sich Common European Demonstrator CED ab bei denen jeweils thematisch verwandte Funktionen von zumeist mehreren Fahrzeugherstellern in deren Versuchsfahrzeugen prasentiert wurden Diese wurden in Board Member Meetings 01 89 Munchen 09 91 Turin 10 94 Paris einer grosseren Offentlichkeit vorgestellt Im Einzelnen handelte es sich um CED 1 Sichtverbesserung Vision Enhancement CED 2 Sichere Fahrzeugfuhrung Proper Vehicle Operation wiederum aufgeteilt CED 2 1 Uberwachung der Fahrstabilitat Friction Monitoring and Vehicle Dynamics CED 2 2 Unterstutzung bei der Spurhaltung Lane Keeping Support CED 2 3 Sichtweitenuberwachung Visibility Range Monitoring CED 2 4 Uberwachung des Fahrerzustands Driver Status Monitoring CED 3 Kollisionsvermeidung Collision Avoidance CED 4 Kooperatives Fahren Co operative Driving CED 5 Autonome intelligente Geschwindigkeits und Abstandsregelung Autonomous Intelligent Cruise Control CED 6 Automatischer Notruf Automatic Emergency Call CED 7 Flottenmanagement Fleet Management CED 9 Duale Zielfuhrung Dual Mode Route Guidance CED 10 Verkehrsinformationssysteme Travel and Traffic Information Systems 5 Der ursprunglich geplante Demonstrator CED 8 Testfelder erwies sich als nicht kompatibel mit der Forderstruktur und dem Zeitplan und wurde deshalb fallengelassen 5 Insgesamt verbargen sich 27 Einzelfunktionen hinter diesen Demonstratoren von denen 13 sich spater in Serienprodukten vor allem in Fahrerassistenzsystemen wiederfanden Weitere 6 Funktionen wurden spater auf Basis des maschinellen Sehens umgesetzt Noch heute konnen die meisten Fahrerassistenzsysteme auf PROMETHEUS Vorarbeiten referenziert werden weshalb PROMETHEUS als Vorzeigeprojekt fur eine besonders erfolgreiche vorwettbewerbliche Zusammenarbeit in einem europaischen Rahmen gilt 4 Dass PROMETHEUS oftmals im Zusammenhang mit automatisiertem Fahren genannt wird liegt weniger an den offiziellen Zielen dieses Programms in denen automatisiertes Fahren uberhaupt nicht vorkam z T sogar explizit abgelehnt wurde 5 sondern an den im Rahmen von PRO ART gezeigten Ergebnissen zu den CED Punkten 2 2 Lane Keeping Support 3 Collision Avoidance und 5 Autonomous Intelligent Cruise Control Die hoheren Fuhrungsebenen der Autoindustrie standen dem maschinellen Sehen zur Fahrzeugfuhrung anfangs skeptisch bis ablehnend gegenuber PRO ART BearbeitenDas Teilprojekt profitierte von den zehnjahrigen Vorarbeiten die die Gruppe an der Universitat der Bundeswehr Munchen UniBwM um Prof Ernst D Dickmanns durchgefuhrt hatte Neben der visuellen Steuerung vergleichsweise einfacher realer Prozesse durch Echtzeit Bildfolgenverarbeitung Stabbalance auf einem Elektrokarren und Andocken eines tragen Luftkissenfahrzeugs als Satellitensimulator war dort ein Hardware in the Loop HiL Simulationskreis aufgebaut worden der die Untersuchung der autonomen visuellen Fuhrung von Land und Luftfahrzeugen mit realen Sensoren und spezifischen Rechnern im Kreis erlaubte 6 7 Aufgrund der positiven Ergebnisse wurde 1985 ein 5 t Kastenwagen Mercedes Benz 508 D beschafft um ihn als Versuchsfahrzeug fur autonome Mobilitat und Rechnersehen VaMoRs mit eigenem 220 V Stromgenerator sowie den erforderlichen Sensoren und Stellgliedern umrusten zu lassen VaMoRs wurde ab 1986 bis ins neue Jahrhundert einer der erfolgreichsten Versuchstrager zur autonomen visuellen Fahrzeugfuhrung weltweit Im Vorfeld zu PROMETHEUS getatigte Arbeiten Bearbeiten In der deutschen Industrie hatte nur Volkswagen einen Versuch zur visuellen Strassenfahrzeugfuhrung unternommen 8 An der UniBwM wurde das Thema ab 1982 durch Drittmittel Forschungsauftrage in zunehmender Breite bearbeitet 9 1986 wurden die Chances and Challenges dieses neuen Technologie Ansatzes zum ersten Mal auf dem ICTS Symposium on Human Factors Technology for Next Generation Transportation Vehicles in Amalfi dargelegt und diskutiert 10 Definitionsphase von PRO ART im Rahmen von PROMETHEUS Bearbeiten Zu diesem Zeitpunkt waren bereits Kontakte zwischen der Daimler Benz AG DBAG und der UniBwM geknupft worden um diesen Technologie Ansatz in gemeinsamen Projekten mit offentlicher Forderung weiterzuentwickeln Fur die Genehmigung durch den DBAG Forschungsvorstand im Dezember 1986 wurden die Fahigkeiten von VaMoRs zur autonomen Quer und Langsfuhrung mittels Bildfolgenauswertung auf einer Rutschplatte demonstriert 11 12 Auf dieser Basis wurde die Entscheidung getroffen die in der laufenden Definitionsphase fur das Forschungsprojekt PROMETHEUS vorgesehene automatische Querfuhrung durch induktive elektromagnetische Felder nach Vorlage eines State of the art reviews zum maschinellen Sehen 13 durch das flexiblere Rechnersehen zu ersetzen Anstelle der Kosten fur die in Fahrbahnmitte zu installierende Kabel wurde Digitaltechnologie und Softwareentwicklung finanziert Etwa ein Dutzend europaischer Firmen der Autoindustrie und ca 60 Forschungs bzw Hochschul Institute europaischer Lander beteiligten sich an diesem Projekt Es wurden viele alternative Ansatze sowohl bei den Sensoren Radar sowie Laser Entfernungsmesser verschiedener Klassen als auch bei der Software untersucht Neuronale Netze klassische KI Ansatze ingenieurmassige Verfahren und deren Kombinationen So wurde fur die Forschung in diesem Bereich ein Projektteil PRO ART von ARTificial Intelligence diskutiert Der Abschlussbericht der UniBwM zur Definitionsphase Pro Art 14 mit Zeit und Meilensteinplan weitere wurden von den anderen beteiligten europaischen Forschungsgruppe eingereicht fuhrte zu neuen Ansatzen in diesem Bereich So konnte die Forschungsgruppe der UniBwM im Sommer 1987 demonstrieren dass das Forschungsfahrzeug VaMoRs die Fahrbahn und deren Krummung erkennen kann Ausserdem wurden mit angepassten Geschwindigkeiten von bis zu 96 km h Hochstgeschwindigkeit von VaMoRs auf hindernisfreier Bahn vollig autonom langs und quergeregelt mehr als 20 km zuruckgelegt 15 16 17 Arbeiten im Programmverlauf von PROMETHEUS Bearbeiten Als erstes Ziel der Kooperation DBAG UniBwM in Pro ART wurde definiert das selbst entwickelte Bildfolgen Vorverarbeitungssystem der zweiten Generation BVV2 16 in ausgebauter Form zu duplizieren Fur eine Zwischendemonstration anlasslich des PROMETHEUS Board Member Meetings 1991 in Turin wurde der Versuchstrager Vision Technology Application VITA spater VITA I ein 7 t Kastenwagen der DBAG aufgerustet Die Software zur visuellen Wahrnehmung sollte so weit ausgebaut werden dass neben der Fahrbahn und Fahrstreifen Erkennung auch noch ein weiteres Fahrzeug auf der Strasse entdeckt und verfolgt werden konnte Der Abstand zu diesem Fahrzeug sollte rein visuell kein Radar oder Lidar fortlaufend bestimmt werden Darauf aufbauend wurde die Fahigkeit zum autonomen Konvoi Fahren in einer sicheren geschwindigkeitsabhangigen Entfernung bis zum Stillstand entwickelt 18 19 20 Der Erfolg fuhrte auch auf den hoheren Fuhrungsetagen der Autoindustrie zur besseren Akzeptanz der Absicht einen Gesichtssinn fur Strassenfahrzeuge zu entwickeln Fur die PROMETHEUS Abschlussdemonstration 1994 in Paris wurde daraufhin ein wesentlich weiter gestecktes Ziel definiert Zwei Fahrzeuge der Mercedes Benz S Klasse W 140 sollten im normalen dreispurigen Autoroute Verkehr voll autonom mit ausschliesslich visueller Wahrnehmung mitfahren konnen Sie wurden mit entsprechenden Sensoren und Aktuatoren sowie den erforderlichen Rechnersystemen ausgebaut DBAG taufte ihr Fahrzeug VITA II als Prometheus Demonstrator CED 302 UniBwM das ihre VaMoRs PKW oder kurz VaMP CED 303 Die DBAG war fur die aufwendigen mechanischen Um und Ausbauten beider Fahrzeuge zustandig wahrend das Fahrzeugauge und das neue Transputer System zur Bildfolgenauswertung sowie die gesamte Software zur visuellen Wahrnehmung und zur Verhaltenssteuerung im Verantwortungsbereich der UniBwM lagen nbsp VaMP Versuchsfahrzeug fur autonome Mobilitat und Rechnersehen Folgende Fahigkeiten konnten im Oktober 1994 im offentlichen dreispurigen Autobahnverkehr am Flughafen Charles De Gaulles mit Gasten an Bord gezeigt werden Freies Spurfahren bis zur maximal zugelassenen Geschwindigkeit in Frankreich von 130 km h 21 22 Ubergang in das Konvoi Fahren hinter beliebigem vorausfahrenden Fahrzeug mit Geschwindigkeits abhangigem Abstand 18 23 24 Entdeckung und Verfolgung von bis zu sechs Fahrzeugen mit bifokalem Sehen je in der vorderen und der hinteren Hemisphare in der Eigenspur und den direkt benachbarten Nebenspuren 25 26 27 Eigenstandige Entscheidung zum Spurwechsel und dessen autonome Durchfuhrung nachdem der Sicherheitsfahrer durch Blinkersetzen die Freigabe erteilt hatte 24 Insgesamt wurden uber 1000 km auf den dreispurigen Autoroutes um Paris unfallfrei gefahren Technische Details zu den Methoden und den Hardware Systemen finden sich in verschiedenen Veroffentlichungen 28 29 30 31 32 Bei der retrospektiven Betrachtung ist zu berucksichtigen dass die damals verfugbaren Rechenleistungen von Mikroprozessoren etwa um den Faktor 100 000 kleiner waren als 2014 Die Kosten eines solchen Systems waren entsprechend hoch Dies war auch einer der Grunde dafur weshalb die Industrie sich fur Radar und Lidar als Sensoren beim nachsten Entwicklungsschritt zur serienmassigen Kollisionsvermeidung Abstandshaltung CED 3 entschied Die beiden genannten CED 3 Fahrzeuge waren die einzigen im PROMETHEUS Projekt sogar weltweit die damals die oben genannten Leistungen unter guten Umweltbedingungen vorfuhren konnten Bei fast allen anderen europaischen Teilnehmern an der Abschlussdemonstration diente Bildfolgen Auswertung nur speziellen Einzelaufgaben wie Fahrbahn Spur Einzelobjekt und Schildererkennung 5 Das unmittelbar anschliessende International Symposium on Intelligent Vehicles 33 erlaubte eine Beurteilung des internationalen Standes der Entwicklung Durch das PROMETHEUS Projekt und speziell durch Pro ART hatte sich Europa eine fuhrende Stellung auf dem Gebiet sehender Strassenfahrzeuge erarbeitet Diese Erkenntnisse waren eine Grundlage fur die erst spater definierten Zielsetzungen fur selbstfahrende Kraftfahrzeuge PRO CHIP BearbeitenPRO CHIP war ein Teilprojekt aus dem Bereich der zumeist von wissenschaftlichen Instituten betriebenen Grundlagenforschung Die Zielsetzung von PRO CHIP war Hardware zu erforschen die auf die Herausforderungen einer intelligenten Signalverarbeitung im Fahrzeug angepasst ist Schwerpunkte bildeten die Sensortechnik u a Bildwandler mit hoher Dynamik und Rechnertechnik u a mit Parallelrechnern fur die Bildverarbeitung 34 PRO COM BearbeitenPRO COM war ein Teilprojekt aus dem Bereich der zumeist von wissenschaftlichen Instituten betriebenen Grundlagenforschung Die Zielsetzung von PRO COM war Methoden und Normen fur die Datenkommunikation zu erarbeiten die die Anforderungen einer Fahrzeug Fahrzeug und Fahrzeug Infrastruktur Kommunikation erfullt 35 PRO GEN BearbeitenPRO GEN alternativ Pro General war ein Teilprojekt aus dem Bereich der zumeist von wissenschaftlichen Instituten betriebenen Grundlagenforschung Die Zielsetzung von PRO GEN war Verkehrsszenarien fur die Bewertung und mogliche Einfuhrungsstrategien zu entwickeln Fur die Bewertung wurden vor allem die PROMETHEUS Ziele Verkehrseffizienz und Strassenverkehrssicherheit betrachtet 35 aber auch Akzeptanzfragen zu den damals neuen Technikkonzepten PRO CAR BearbeitenPRO CAR war ein Teilprojekt aus dem Bereich der industriellen Forschung Im Unterschied zu den Schwester Projekten PRO NET und PRO ROAD stehen die fahrzeugautarken Losungen zur Verbesserung der Strassenverkehrssicherheit im Vordergrund Im Rahmen dieses Teilprojekts wurden die Common European Demonstrator CED 1 Sichtverbesserung Vision Enhancement CED 2 Sichere Fahrzeugfuhrung Proper Vehicle Operation wiederum aufgeteilt in CED 2 1 Uberwachung der Fahrstabilitat Friction Monitoring and Vehicle Dynamics CED 2 2 Unterstutzung bei der Spurhaltung Lane Keeping Support CED 2 3 Sichtweitenuberwachung Visibility Range Monitoring und CED 2 4 Uberwachung des Fahrerzustands Driver Status Monitoring CED 3 Kollisionsvermeidung Collision Avoidance und CED 5 Autonome intelligente Geschwindigkeits und Abstandsregelung Autonomous Intelligent Cruise Control entwickelt Viele der in diesen Projekten dargestellten Funktionen wurden spater in Fahrerassistenzsystemen in Serie verwirklicht wie beispielsweise Adaptive Cruise Control Spurhalteunterstutzung Nachtsichtsysteme und Mudigkeitswarner 4 PRO NET BearbeitenPRO NET war ein Teilprojekt aus dem Bereich der industriellen Forschung mit dem Schwerpunkt der Fahrzeug Fahrzeug Kommunikation und der dadurch moglichen Verbesserung von Verkehrsleistung und Sicherheit Allerdings reichten die fur die angestrebte Funktionalitat verfugbaren Kommunikations und Lokalisierungstechniken nicht aus so dass nur wenige Funktionen im Common European Demonstrator 4 Kooperatives Fahren Co operative Driving tatsachlich dargestellt wurden Erst ca 20 Jahre spater war die Technik soweit dass einige dieser Ideen in Forschungsprojekten wie Ko FAS und in einem Feldtest simTD 2008 2013 gezeigt werden konnten 4 Ob und wann die ambitionierten Funktionen des kooperativen Fahrens zum Serieneinsatz kommen bleibt aber weiterhin unklar PRO ROAD BearbeitenPRO ROAD war ein Teilprojekt aus dem Bereich der industriellen Forschung Gerade in diesem Teilprojekt zeigte sich die PROMETHEUS Vision einer ganzheitlichen Losung der Verkehrsprobleme Manche der Hoffnungen liessen sich spater erfullen wie die dynamische Routenfuhrung das Flottenmanagement und intermodale Reiseinformation Auch der Automatische Notruf steht vor der Einfuhrung Andere PRO ROAD Funktionen wie die infrastrukturgestutzte Unfallwarnung COMPANION scheinen bis heute keine Umsetzungsperspektive zu haben da die Vorleistung fur die Infrastrukturausrustung sowie die Betriebskosten sich als Einfuhrungshindernis erweisen 4 Weblinks BearbeitenHorst Weise Das intelligent gefuhrte Auto In Die Zeit Nr 35 21 August 1992 1986 Startschuss zum PROMETHEUS Forschungsprogramm Daimler Global Media Site 9 Oktober 2007 Das Projekt PROMETHEUS ab 1986 Vorreiter des autonomen Fahrens Daimler Global Media Site 20 September 2016 Website von Prof Ernst D Dickmanns zu Dynamic Vision Teilprojekt PRO ART Einzelnachweise Bearbeiten idw FHTE verleiht Titel Honorarprofessor an Herrn Dr Ing Ferdinand Panik H Zimmer PROMETHEUS Ein europaisches Forschungsprogramm zur Gestaltung des kunftigen Strassenverkehrs In Forschungsgesellschaft fur Strassen und Verkehrswesen Strassenverkehrstechnik Band 34 1 1990 H H Braess G Reichart Prometheus Vision des intelligenten Automobils auf intelligenter Strasse Versuch einer kritischen Wurdigung Teil 1 In ATZ Automobiltechnische Zeitschrift 4 1995 S 200 205 a b c d e H Winner M Graupner PROMETHEUS Welche Visionen wurden zur Realitat In Tagungsband 17 VDA Technischer Kongress Filderstadt 19 und 20 Marz 2015 S 25 48 a b c d e f H H Braess G Reichart Prometheus Vision des intelligenten Automobils auf intelligenter Strasse Versuch einer kritischen Wurdigung Teil 2 In ATZ Automobiltechnische Zeitschrift 6 1995 S 330 343 H G Meissner Steuerung dynamischer Systeme aufgrund bildhafter Informationen Dissertation UniBwM LRT 20 Juli 1982 E D Dickmanns A Zapp Guiding Land Vehicles Along Roadways by Computer Vision In Proc Congres Automatique AFCET Toulouse 1985 S 233 244 W Zimdahl I Rackow T Wilm OPTOPILOT ein Forschungsansatz zur Spurerkennung und Spurfuhrung bei Strassenfahrzeugen In VDI Berichte Nr 162 1986 S 49 60 E D Dickmanns A Zapp A Curvature based Scheme for Improving Road Vehicle Guidance by Computer Vision In Mobile Robots SPIE Proc Vol 727 Cambridge Mass Oct 1986 S 161 168 E D Dickmanns Computer Vision in Road Vehicles Chances and Problems ICTS Symposium on Human Factors Technology for Next Generation Transportation Vehicles Amalfi Italy 16 20 Juni 1986 E D Dickmanns 4 D Dynamic Scene Analysis with Integral Spatio Temporal Models 4th Int Symposium on Robotics Research Santa Cruz 1987 In R C Bolles B Roth Robotics Research MIT Press Cambridge 1988 S 311 318 E D Dickmanns Dynamic Vision for Perception and Control of Motion Springer Verlag 2007 S 214 E D Dickmanns PROMETHEUS 11 170 Integrated Approaches State of the art review Marz 1987 S 1 35 E D Dickmanns V Graefe W Niegel Abschlussbericht Definitionsphase PROMETHEUS Pro Art der UniBw Munchen Nov 1987 S 1 12 A Zapp Automatische Strassenfahrzeugfuhrung durch Rechnersehen Dissertation UniBwM LRT 8 September 1988 a b E D Dickmanns V Graefe a Dynamic monocular machine vision Machine Vision 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Dissertation UniBwM LRT 14 Marz 1996 E D Dickmanns R Behringer D Dickmanns T Hildebrandt M Maurer F Thomanek J Schiehlen The Seeing Passenger Car VaMoRs P In I Masaki Hrsg Proc of Int Symp on Intelligent Vehicles 94 Paris 1994 ISBN 0 7803 2135 9 S 68 73 a b E D Dickmanns Dynamic Vision for Perception and Control of Motion Springer Verlag 2007 Abb 11 29 F Thomanek E D Dickmanns D Dickmanns Multiple Object Recognition and Scene Interpretation for Autonomous Road Vehicle Guidance In I Masaki Hrsg Proc of Int Symp on Intelligent Vehicles 94 Paris Okt 1994 S 231 236 F Thomanek Visuelle Erkennung und Zustandsschatzung von mehreren Strassenfahrzeugen zur autonomen Fahrzeugfuhrung Dissertation UniBwM LRT 25 Januar 1996 E D Dickmanns Dynamic Vision for Perception and Control of Motion Springer Verlag 2007 Abb 11 22 J Schiehlen Kameraplattformen fur aktiv sehende Fahrzeuge Dissertation UniBwM LRT 2 Juni 1995 M Schmid 3 D Erkennung von Fahrzeugen in Echtzeit aus monokularen Bildfolgen Dissertation UniBwM LRT 12 September 1994 B Ulmer VITA II Active Collision Avoidance in Real Traffic In I Masaki Hrsg Proc of Int Symp on Intelligent Vehicles 94 Paris Okt 1994 IEEE ISBN 0 7803 2135 9 Von Holt Tracking and Classification of Overtaking Vehicles on Autobahnen In I Masaki Hrsg Proc of Int Symp on Intelligent Vehicles 94 Paris Okt 1994 ISBN 0 7803 2135 9 S 314 319 J Schiehlen E D Dickmanns A Camera Platform for Intelligent Vehicles In I Masaki Hrsg Proc of Int Symp on Intelligent Vehicles 94 Paris Okt 1994 IEEE ISBN 0 7803 2135 9 S 393 398 Masaki Hrsg Proceedings of International Symposium on Intelligent Vehicles 94 Paris Oct 1994 IEEE ISBN 0 7803 2135 9 I Denkhaus Verkehrsinformationssysteme Durchsetzbarkeit und Akzeptanz in der Bundesrepublik Deutschland Springer Verlag 2013 S 311 a b B Reuse R Vollmar Hrsg Informatikforschung in Deutschland Springer Science amp Business Media 2008 S 159 Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Prometheus Forschungsprogramm 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