Funktionsanalyse per Knopfdruck

Automatische Fehlerdiagnose von Steuerungssystemen in Verkehrsmitteln steht im Mittelpunkt eines Sonderforschungsbereichs, dessen Einrichtung soeben die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) beschlossen hat. Das überregionale Großprojekt „Automatic Verification and Analysis of Complex Systems“ (AVACS) wird gemeinsam von den Universitäten Oldenburg, Freiburg und Saarbrücken sowie dem Max-Planck-Institut für Informatik in Saarbrücken unter Mitwirkung von Forschern an der ETH Zürich (Schweiz) und der DTU Lyngby (Dänemark) getragen; Sprecheruniversität ist Oldenburg. Für zunächst vier Jahre sind Fördermittel in Höhe von ca. 2 Millionen Euro jährlich zugesagt worden.

Als „Zeichen für die hohe Leistungsfähigkeit der Universität Oldenburg und des Departments für Informatik“ bewertete Universitätspräsident Prof. Dr. Siegfried Grubitzsch die Bewilligung. Dass die Universität Oldenburg als Sprecheruniversität fungiere, belege ihre herausragende Stellung in einem für die Verkehrssicherheit außerordentlich wichtigen Bereich, der auch wirtschaftlich von enormer Bedeutung sei. Prof. Dr. Werner Damm, Hochschullehrer für Sicherheitskritische Eingebettete Systeme und Sprecher des Sonderforschungsbereiches, zeigt sich erfreut: „Das ist eine Bestätigung unserer langjährigen Arbeit am Department für Informatik und am Institut OFFIS und der guten Kontakte zur Wirtschaft, die wir aufbauen konnten.“

Gegenstand von AVACS sind computer-basierte Systeme, die in sicherheitskritischen Bereichen technische Prozesse steuern. Es geht den Forschern darum, die Zuverlässigkeit solcher Systeme besonders im Transportwesen bei Auto, Eisenbahn oder Flugzeug zu überprüfen, mögliche Störquellen auszuschalten und Unfallrisiken zu minimieren. Die Komplexität solcher Steuerungssysteme, die für erhöhte Funktionalität, gesteigerten Komfort und mehr Sicherheit sorgen, ist gewaltig. Sie ergibt sich aus der Interaktion digitaler und physikalischer Prozesse, der Vernetzung einer Vielzahl von Komponenten und dem Einsatz in wechselnden Umgebungen. Die Funktionen, die die Steuergeräte erfüllen, werden immer vielfältiger und anspruchsvoller. Alle zwei Jahre verdoppelt sich die Leistungsfähigkeit der Basiskomponenten, die in der Regel schnell und flächendeckend in Verkehrsmitteln eingesetzt werden. Damit wächst die Fehleranfälligkeit der Systeme, die zwar in Qualitätskontrollen auf korrektes Verhalten überprüft werden, deren gesamter Funktionszusammenhang so aber nicht erfasst werden kann.

Solch eine Situation ist, wie Damm betont, nicht nur wissenschaftlich unbefriedigend, sie birgt neben ökonomischen Risiken auch Gefahren für die Menschen, die in Auto, Bahn, Flugzeug, Kraftwerken oder Industrieanlagen mit dieser Technik zu tun haben. Die Systemzuverlässigkeit lässt sich nur dann entscheidend verbessern, wenn die Softwareingenieure die kritischen Eigenschaften mit automatisierten Techniken, gewissermaßen auf Knopfdruck, analysieren und überprüfen können. Daher zielt AVACS auf die automatische Analyse hochgradig vernetzter Systeme bereits während der Entwicklungsphase. AVACS wird dabei in neue Größenordnungen der Systemkomplexität vorstoßen, so dass damit Anwendungen wie Flugüberwachungs- oder Zugkontrollsysteme einer mathematisch vollständigen Sicherheitsanalyse unterzogen werden können.

Um dieses Ziel zu verwirklichen, setzen die Forscher aus Oldenburg, Saarbrücken, Freiburg, Zürich und Lyngby auf die Kombination von Methoden der mathematischen Semantik komplexer Systeme (Fundierung) mit algorithmisch-deduktiven Methoden (Automatisierung).

Kontakt: Prof. Dr. Werner Damm, Tel.: 0441/9722-500, E-Mail: damm@informatik.uni-oldenburg.de