Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Von der Natur abgeschaut: Per Vererbungslehre automatisch Softwarefehler finden

05.03.2014

Wenn Entwickler programmieren, bleiben Fehler nicht aus. Automatisches Testen kann Abhilfe schaffen. Es setzt jedoch voraus, dass sich kluge Köpfe Testfälle ausdenken, die möglichst viele der Fehler abfangen können. Saarbrücker Informatiker haben nun einen Ansatz gefunden, der dies automatisiert. Ihre Software „XMLMATE“ nutzt genetische Algorithmen, um systematisch Testfälle für Computerprogramme zu erzeugen. Während der Computermesse Cebit in Hannover demonstrieren die Forscher XMLMATE erstmals öffentlich (Forschungsstand der Universität des Saarlandes, Halle 9, Stand E13).

Laut einer aktuellen Studie der englischen Elite-Universität Cambridge verbringen Software-Entwickler gut die Hälfte ihrer Programmier-Zeit damit, Fehler zu finden und zu reparieren. Hochgerechnet auf die globale Software-Industrie, so die Studie, verursacht das jährlich Kosten von 312 Milliarden US-Dollar.


Informatik-Professor Andreas Zeller von der Universität des Saarlandes hat eine Software entwickelt, die eine Vielzahl unterschiedlicher Programme automatisch testen kann.

Foto: Oliver Dietze

„Natürlich ist automatisches Testen preiswerter“, erklärt Andreas Zeller, Professor für Softwaretechnik an der Universität des Saarlandes. Schließlich könne man ein Programm tausend Mal durchlaufen lassen, ohne dabei großartig Kosten zu verursachen. „Aber woher bekommen sie die dafür notwendigen Testfälle?“, fragt Zeller. „Automatisch generieren ist hart, selber ausdenken noch härter.“

Zusammen mit den Informatikern Nikolas Havrikov und Matthias Höschele hat er nun das Softwaresystem „XMLMATE“ entwickelt. Es generiert automatisch Testfälle und überprüft damit den jeweiligen Programmcode. Der Clou: Die einzige Anforderung an das zu testende Programm besteht darin, dass seine Eingaben in irgendeiner Form strukturiert sind. Denn aus diesen generieren die Forscher eine Anfangsmenge von Testfällen.

Mit diesen füttern sie einen sogenannten genetischen Algorithmus, auf dem das Testen basiert. Dieser funktioniert ähnlich wie die biologische Evolution, die Eingaben sind die Chromosome. Allerdings lässt er nur die Eingaben überleben, die möglichst viel noch nicht ausgeführten Programmcode abdecken.

„Es ist gar nicht so leicht, einen echten Fehler zu finden und je mehr Code wir dabei abdecken, desto sicherer können wir sein, dass es keine weiteren Fehler gibt“, erklärt Nikolas Havrikov diese Strategie. Havrikov hat XMLMATE implementiert. „Und da wir die real existierende Eingabeschnittstelle nutzen, stellen wir auch sicher, dass es keine Fehlalarme gibt: Jeder gefundene Fehler kann so auch während des Programmeinsatzes auftreten“, ergänzt Zeller. 

Die Forscher haben ihre Software auf Code losgelassen, der von frei verfügbaren Programmen stammt, die Anwender bereits im Alltag nutzen. Sie fanden damit mehr als doppelt so viele schwere Programmierfehler wie gleichartige Testverfahren, die lediglich mit wahllos generierten Eingaben arbeiten. 

„Das Beste ist jedoch, dass wir völlig unabhängig vom Anwendungsbereich sind. Wir können mit unserem Programm nicht nur Computernetzwerke, das Verarbeiten von Dateien, Websites oder Betriebssysteme testen, selbst die Software von Sensoren in Autos könnte damit untersucht werden“, so Zeller. 

Die Saarbrücker Informatiker haben XMLMATE in der Programmiersprache Java entwickelt. Die Eingaben für ihre Software sind gemäß der Beschreibungssprache XML definiert, daher ist die Existenz eines sogenannten XML Schemas hilfreich. Da XML standardisiert ist und somit als eine Art Weltsprache zwischen Eingabeformaten gilt, sind bereits die meisten Programmeingaben XMLMATE-tauglich oder können schnell mit entsprechenden Werkzeugen dorthin überführt werden.

Informationen zur Saarbrücker Informatik
Den Kern der Saarbrücker Informatik bildet die Fachrichtung Informatik. In unmittelbarer Nähe forschen auf dem Campus sieben weitere weltweit renommierte Forschungsinstitute. Neben den beiden Max-Planck-Instituten für Informatik und Softwaresysteme sind dies das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI), das Zentrum für Bioinformatik, das Intel Visual Computing Institute, das Center for IT-Security, Privacy und Accountability (CISPA) und der Exzellenzcluster „Multimodal Computing and Interaction“.

Weitere Informationen:
http://www.st.cs.uni-saarland.de/testing/xmlmate/

Weitere Fragen beantworten:
Matthias Höschele
Lehrstuhl für Softwaretechnik
Universität des Saarlandes
Telefon: 0681 302 70987
E-Mail: hoeschele(at)cs.uni-sb.de

Professor Andreas Zeller
Lehrstuhl für Softwaretechnik
Universität des Saarlandes
Telefon: 0681 302 70971
E-Mail: zeller(at)cs.uni-saarland.de

Redaktion:
Gordon Bolduan
Wissenschaftskommunikation
Kompetenzzentrum Informatik Saarland
E-Mail: bolduan(at)mmci.uni-saarland.de
Tel.: 0681 302 70741

Hinweis für Hörfunk-Journalisten: Sie können Telefoninterviews in Studioqualität mit Wissenschaftlern der Universität des Saarlandes führen, über Rundfunk-Codec (IP-Verbindung mit Direktanwahl oder über ARD-Sternpunkt 106813020001). Interviewwünsche bitte an die Pressestelle (0681/302-2601) richten.

Melanie Löw | Universität des Saarlandes

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Ein stabiles magnetisches Bit aus drei Atomen
21.09.2017 | Sonderforschungsbereich 668

nachricht Drohnen sehen auch im Dunkeln
20.09.2017 | Universität Zürich

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zum Biomining ab Sonntag in Freiberg

22.09.2017 | Veranstaltungen

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

DFG bewilligt drei neue Forschergruppen und eine neue Klinische Forschergruppe

22.09.2017 | Förderungen Preise

Lebendiges Gewebe aus dem Drucker

22.09.2017 | Biowissenschaften Chemie