Der Weg zur fehlerfreien Software

Softwarefehler scheinen an der Tagesordnung zu sein und können wie im Fall der Kreditkarten Folgekosten in Höhe von Hunderten von Millionen Euro auslösen.

Doch Softwarefehler müssen nicht sein und in vielen Anwendungen darf es sie auch nicht geben, vor allem, wenn es um Sicherheit geht. So müssen etwa Softwaresysteme in Autos, Flugzeugen und Kraftwerken extrem zuverlässig arbeiten. Wie man Software entwickelt, die garantiert fehlerfrei funktioniert, zeigt die Saarbrücker Informatik in verschiedenen Forschungsprojekten und der Lehre.

Ein Experte für das Thema „Fehlerfreie Software“ ist Holger Hermanns, Professor für „Verlässliche Systeme und Software“ der Universität des Saarlandes. Das Motto seiner Forschergruppe lautet: „Ein System ist verlässlich, falls man rechtfertigen kann, warum man sich auf dessen korrektes Funktionieren verlassen darf“. Die Verlässlichkeit bezieht sich dabei auf die Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit und Sicherheit eines Systems.

Dafür entwickelt das Forscher-Team Methoden, mit denen man voraussagen kann, wie verlässlich die Eigenschaften eines Systems sind. So werden etwa in Autos die Airbags und Bremssysteme durch viele kleine Rechner gesteuert. Auch in Flugzeugen sorgen tausende Mini-Computer für Sicherheit. Das Netzwerk dieser kleinen Rechner muss immer pünktlich und zuverlässig reagieren.

Gemeinsam mit Reinhard Wilhelm, Professor für Übersetzerbau der Saar-Uni, und Bernd Finkbeiner, Professor für Reaktive Systeme, ist Holger Hermanns am Sonderforschungsbereich AVACS beteiligt, in dem neben Saarbrücken die Universitäten in Oldenburg und Freiburg sowie das Max-Planck-Institut für Informatik mit den Professoren Kurt Mehlhorn und Christoph Weidenbach vertreten sind. Dort werden völlig neue Verfahren entwickelt, die es erlauben, auch für immer komplexere Anwendungen, wie beispielsweise die Schubkraftsteuerung im Airbus 380, Funktionsgarantien unter allen Umständen geben zu können. Im Mittelpunkt der Forschungen steht die automatische Fehlerdiagnose von Steuerungssystemen in Verkehrsmitteln. Die Sicherheit von verkehrstechnischen Anwendungen in allen drei Bereichen – Auto, Flugzeug und Bahn – wird dabei mit mathematischen Methoden nachgewiesen. AVACS hat hier auch einen großen Einfluss auf die europäische Entwicklung in diesem Bereich.

Auch das Saarbrücker Forschungsprojekt Verisoft XT, das von Professor Wolfgang Paul geleitet wird, beschäftigt sich mit der Analyse von sicherheitskritischen Systemen. Wenn bewiesen wird, dass Computersysteme ihre mathematisch exakten Vorgaben korrekt erfüllen, spricht man von formaler Verifikation. Die Methoden für die formale Verifikation von komplexen Computersystemen, die Soft- und Hardware umfassen, haben Wissenschaftler im Rahmen des Vorgängerprojekts Verisoft seit 2001 entwickelt. Das Ziel von Verisoft XT ist es jetzt, ein Qualitätssiegel „Verified in Germany“ zu erarbeiten und die Verifikation auf existierende Industrieprojekte anzuwenden. Für diese soll der mathematische und maschinell überprüfte Beweis erbracht werden, dass die betrachteten Computersysteme im Entwurf Null Fehler enthalten. Verisoft XT, an dem auch der Branchenriese Microsoft beteiligt ist, wird seit 2007 vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit rund zwölf Millionen Euro über drei Jahre gefördert.

An der Universität des Saarlandes ist außerdem die Ausbildung der Fachrichtung Informatik darauf ausgerichtet, dass die Studenten von Beginn an lernen, wie fehlerfreie Softwaresysteme aufgebaut sein müssen. „Sie werden dafür – und das ist deutschlandweit einzigartig – bereits in den allerersten Pflichtvorlesungen damit vertraut gemacht, die Korrektheit ihrer Programme zu beweisen. Und dies zieht sich durch die weiteren Programmieraktivitäten des ganzen Studiums“, erläutert Professor Holger Hermanns. Mit diesem erlernten Wissen könnten Softwarepannen wie auf den Kreditkartenchips oder beim Komplettausfall des Einchecksystems am Frankfurter Flughafen im vergangenen Oktober verhindert werden.

Fragen beantwortet:

Prof. Dr. Holger Hermanns
Tel. 0681/302-5630
hermanns@cs.uni-saarland.de
Hinweis für Hörfunk-Journalisten: Sie können Telefoninterviews in Studioqualität mit Professor Hermanns führen, über Rundfunk-ISDN-Codec. Technische Angaben: MPEG Layer 2, 48 KHz, 64 KBit/s, mono (CDQ-1000-Modus). Interviewwünsche bitte an die Pressestelle (0681/302-3610) richten.
Weitere Informationen:
http://depend.cs.uni-sb.de
http://www.verisoftxt.de
http://www.avacs.org
http://www.cs.uni-saarland.de