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 »Lernlabor Cybersicherheit« startet in Weiden i. d. Oberpfalz
12.01.2017 | Fraunhofer-Gesellschaft

nachricht Klick-Tagebuch: App-Projekt der HdM erlaubt neuen Ansatz in Entwicklungsforschung
11.01.2017 | Hochschule der Medien Stuttgart

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Interfacial Superconductivity: Magnetic and superconducting order revealed simultaneously

Researchers from the University of Hamburg in Germany, in collaboration with colleagues from the University of Aarhus in Denmark, have synthesized a new superconducting material by growing a few layers of an antiferromagnetic transition-metal chalcogenide on a bismuth-based topological insulator, both being non-superconducting materials.

While superconductivity and magnetism are generally believed to be mutually exclusive, surprisingly, in this new material, superconducting correlations...

Im Focus: Erforschung von Elementarteilchen in Materialien

Laseranregung von Semimetallen ermöglicht die Erzeugung neuartiger Quasiteilchen in Festkörpersystemen sowie ultraschnelle Schaltung zwischen verschiedenen Zuständen.

Die Untersuchung der Eigenschaften fundamentaler Teilchen in Festkörpersystemen ist ein vielversprechender Ansatz für die Quantenfeldtheorie. Quasiteilchen...

Im Focus: Studying fundamental particles in materials

Laser-driving of semimetals allows creating novel quasiparticle states within condensed matter systems and switching between different states on ultrafast time scales

Studying properties of fundamental particles in condensed matter systems is a promising approach to quantum field theory. Quasiparticles offer the opportunity...

Im Focus: Mit solaren Gebäudehüllen Architektur gestalten

Solarthermie ist in der breiten Öffentlichkeit derzeit durch dunkelblaue, rechteckige Kollektoren auf Hausdächern besetzt. Für ästhetisch hochwertige Architektur werden Technologien benötigt, die dem Architekten mehr Gestaltungsspielraum für Niedrigst- und Plusenergiegebäude geben. Im Projekt »ArKol« entwickeln Forscher des Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern aktuell zwei Fassadenkollektoren für solare Wärmeerzeugung, die ein hohes Maß an Designflexibilität erlauben: einen Streifenkollektor für opake sowie eine solarthermische Jalousie für transparente Fassadenanteile. Der aktuelle Stand der beiden Entwicklungen wird auf der BAU 2017 vorgestellt.

Im Projekt »ArKol – Entwicklung von architektonisch hoch integrierten Fassadekollektoren mit Heat Pipes« entwickelt das Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern...

Im Focus: Designing Architecture with Solar Building Envelopes

Among the general public, solar thermal energy is currently associated with dark blue, rectangular collectors on building roofs. Technologies are needed for aesthetically high quality architecture which offer the architect more room for manoeuvre when it comes to low- and plus-energy buildings. With the “ArKol” project, researchers at Fraunhofer ISE together with partners are currently developing two façade collectors for solar thermal energy generation, which permit a high degree of design flexibility: a strip collector for opaque façade sections and a solar thermal blind for transparent sections. The current state of the two developments will be presented at the BAU 2017 trade fair.

As part of the “ArKol – development of architecturally highly integrated façade collectors with heat pipes” project, Fraunhofer ISE together with its partners...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungen

Über intelligente IT-Systeme und große Datenberge

17.01.2017 | Veranstaltungen

Aquakulturen und Fangquoten – was hilft gegen Überfischung?

16.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Intelligente Haustechnik hört auf „LISTEN“

17.01.2017 | Architektur Bauwesen

Satellitengestützte Lasermesstechnik gegen den Klimawandel

17.01.2017 | Maschinenbau