Eines für alle, alle für eines – Neues EU-Projekt zur Entwicklung intelligenter Computersysteme startet

Ziel des ASCENS (Autonomic Service-Component Ensembles)-Projekts ist die Entwicklung sogenannter Ensembles von Programmen, die flexibel, selbstständig und zuverlässig auf unterschiedliche Umgebungen und Anforderungen reagieren, um gemeinsam das bestmögliche Ergebnis zu erreichen.

„Die Idee dahinter ist: Software soll sich in Zukunft besser an die Bedürfnisse der Benutzer anpassen und selbstständig auf neue Situationen einstellen – und zwar ohne dafür neu konfiguriert oder installiert zu werden“, sagt der Koordinator des Projekts, Professor Martin Wirsing. Der Leiter des Lehrstuhls für Programmierung und Softwaretechnik der LMU wird mit seinen Partnern unter anderem dafür sorgen, dass die Ensemblemitglieder eine gemeinsame (Programmier-)Sprache sprechen und über eine gemeinsame Plattform miteinander kommunizieren. Diese praktischen Aspekte werden durch ASCENS zum ersten Mal mit Forschung zu den theoretischen Grundlagen von Ensembles verbunden. An dem auf vier Jahre angelegten Projekt sind zwölf Forschungseinrichtungen und Unternehmen aus fünf EU-Ländern sowie der Schweiz beteiligt.

Aktuelle Methoden, um Software zu entwerfen, sind denkbar schlecht für die Entwicklung von Ensembles geeignet, denn sie gehen davon aus, dass die Entwickler alle relevanten Informationen, etwa die Umgebung, in der das System arbeiten soll, während der Entwicklung analysieren und ihren Entwurf daran anpassen. Die fertigen Softwarekomponenten können also gewisse Aufgaben erfüllen, wissen aber weder, welchem Zweck diese Aufgaben dienen, noch wie sie zur Gesamtfunktionalität des Systems beitragen. Dadurch wird es dem System unmöglich, sich an veränderte Situationen anzupassen.

Das zu ändern, hat sich das von der EU geförderte interdisziplinäre Forschungsprojekt ASCENS auf die Fahnen geschrieben. Eine der größten Herausforderungen bei der Entwicklung von Ensembles ist, autonome Software-Komponenten dazu zu bringen, sich sinnvoll zu vernetzen, komplex zu interagieren und dadurch viele mögliche Verhaltensweisen hervorzubringen. Grundlage dafür sind wissenschaftliche Fortschritte in mehreren Bereichen: Neben der Entwicklung der einzelnen Servicekomponenten müssen auch neue Methoden in der Kommunikation und eine neue Programmiersprache ausgearbeitet werden. Nicht zuletzt müssen mathematisch fundierte Techniken – sogenannte formale Methoden – entwickelt werden, die sicherstellen, dass das System trotz aller Anpassungen die Ziele, für die es entworfen wurde, nicht „aus dem Blick verliert“.

ASCENS ist dabei zweigleisig angelegt: An der Schnittstelle zwischen Forschung und Praxis soll es zum einen neuen Software-Systemen zum Durchbruch verhelfen. Zum anderen aber soll das Projekt zur Lösung realer Probleme beitragen. Eine mögliche Anwendung ist hier die Entwicklung von Roboter-Ensembles, deren Mitglieder sowohl autonom als auch im Kollektiv handeln können – und sich beispielsweise gegenseitig bei der Überwindung von Hindernissen helfen. Wie das im konkreten Fall aussehen kann, erläutert Wirsing: “Bei Katastropheneinsätzen könnten solche Roboter-Ensembles einschreiten, Verletzten Hilfe leisten und so die realen Helfer sinnvoll unterstützen. Dabei müssen sich die Roboter auf eine Unzahl nicht vorhersehbarer Situationen einstellen, aber bei allen Anpassungen muss trotzdem garantiert werden, dass die Roboter weder Opfer noch Helfer gefährden“. Das sei natürlich noch Zukunftsmusik, betont Wirsing. Die Projektspanne von vier Jahren könne aber deutliche Fortschritte in diese Richtung ermöglichen/erlauben.