Sonderforschungsbereich erhält weitere Millionen Komplexe Softwaresysteme – nachvollziehbar und verständlich

Von Bernhard Lück |

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Wissenschaftler der Universität des Saarlandes, des Max-Planck-Instituts für Softwaresysteme, des CISPA Helmholtz-Zentrums für Informationssicherheit und der TU Dresden forschen an Mechanismen, die das Verhalten komplexer Softwaresysteme für jedermann verständlich machen sollen.

Informatik-Professor Holger Hermanns will das Verhalten komplexer Softwaresysteme allgemein verständlich machen.
Informatik-Professor Holger Hermanns will das Verhalten komplexer Softwaresysteme allgemein verständlich machen.
(Bild: Oliver Dietze)

Moderne Softwaresysteme – sie steuern schon heute kritische Infrastrukturen, Fabrikanlagen, selbstfahrende Autos oder Smarthomes. Das Problem dabei: Viele dieser Systeme sind so komplex geworden, dass kein Experte mehr nachvollziehen kann, ob, wie und warum sie funktionieren.

Die oben genannten Beispiele zeigen: Komplexe Softwaresysteme sind längst Bestandteil unseres Alltags. Und solange sie funktionieren, erleichtern sie uns das Leben. Sei es, indem sie Kraftwerke am Laufen halten oder uns so banale Dinge wie das Staubsagen abnehmen. Problematisch wird es, wenn es zu Fehlfunktionen kommt, wenn z.B. ein autonom fahrendes Fahrzeug einen Fußgänger anfährt. Denn spätestens dann muss lückenlos nachvollziehbar sein, wieso es zu einem Fehler kam, wie dieser behoben und bestenfalls zukünftig verhindert werden kann und, wer im Zweifelsfall haftbar ist.

„In Fachkreisen verwendet man für viele moderne Softwaresysteme das Bild einer „Blackbox“, also eines abgeschlossenen Behälters, der nicht einsehbar ist. Das liegt teilweise auch daran, dass der Inhalt das geistige Eigentum des Herstellers der Software ist. In der Box passieren wundersame Dinge, die in der Regel zum gewünschten Ergebnis führen“, erklärt Holger Hermanns, Informatik-Professor der Universität des Saarlandes, die derzeitige Situation. In dem nun verlängerten transregionalen Sonderforschungsbereich „Grundlagen verständlicher Softwaresysteme“ arbeitet Hermanns gemeinsam mit den Kolleginnen und Kollegen in Saarbrücken und Dresden in 14 Teilprojekten daran, Methoden zu entwickeln, um diese „Blackbox“ zu öffnen, zu verstehen, was in deren Inneren vorgeht und diese Vorgänge verständlich zu erklären – oder besser noch, die Software dazu zu ermächtigen, ihr Verhalten selbst nachvollziehbar darzulegen. Eines der bereits erzielten Ergebnisse ist eine App, die es Autofahrern erlaubt, in das Innere der Software ihrer Autos zu schauen und so z.B. bei Dieselfahrzeugen in Echtzeit die Abgaswerte einzusehen.

Verstehen zu wollen, warum sich ein Softwaresystem auf eine bestimmte Art verhält, erscheint auf den ersten Blick ein rein technisches „Informatikerproblem“ zu sein. Diese Betrachtungsweise sei jedoch viel zu kurz gegriffen, mahnt Professor Holger Hermanns: „Wir behandeln Fragestellungen von ganz fundamentaler, gesellschaftlicher Bedeutung. Der weltweite Digitalisierungsgrad nimmt täglich zu, unser Leben wird immer stärker durch Informationstechnologie bestimmt. Diese Entwicklung wird sich fortsetzen, denken Sie nur an die „Smart Cities“ der Zukunft, in denen vernetzte Autos selbstständig den Verkehr regeln, oder in denen künstliche Intelligenzen bestimmen, mit wem welche Stelle besetzt wird, wer welchen Krankenkassenbeitrag zahlen muss oder wer einen Kredit bekommt und wer nicht“, sagt Professor Holger Hermanns.

Ob so eine Welt überhaupt erstrebenswert ist, sei schon eine Frage für sich. „Ganz sicher ist sie aber nicht erstrebenswert, wenn man den Entscheidungen dieser Systeme machtlos ausgeliefert ist, weil man nicht nachvollziehen kann, wie sie dazu gekommen sind und somit bei Falschentscheidungen nicht intervenieren kann“, sagt Hermanns. Digitale Mündigkeit könne nur aus dem Verständnis der Systeme erwachsen: „Welche Systeme will man als Individuum überhaupt verwenden und welche nicht? Ist es moralisch vertretbar, ein bestimmtes System zu verwenden? Sind die Entscheidungen des Systems so nachvollziehbar, dass klar ersichtlich ist, wer bei Fehlfunktionen haftbar ist? Nur durch vollumfängliches Verstehen komplexer Softwaresysteme kann es künftig digital mündige Bürger geben“, sagt der Saarbrücker Informatik-Professor Hermanns.

Die Bedeutung des Themas und die bisher erreichten Ergebnisse wurden nun durch die Entscheidung der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) honoriert. Die DFG hat das Großprojekt um vier Jahre verlängert und fördert den transregionalen Sonderforschungsbereich mit weiteren rund 13 Mio. Euro. Davon gehen rund acht Mio. Euro ins Saarland, fünf Mio. Euro fließen nach Dresden. Über den gesamten Projektzeitraum werden knapp 25 Mio. Euro investiert. Sprecher des Sonderforschungsbereichs ist Holger Hermanns, Informatik-Professor der Universität des Saarlandes. Professor Raimund Dachselt von der TU Dresden ist Co-Sprecher des Projektes.

Von der Informatik der Universität des Saarlandes sind neben Holger Hermanns die Professorinnen Vera Demberg, Anna Maria Feit und Isabel Valera, die Professoren Sven Apel, Jörg Hoffmann und Antonio Krüger sowie der Psychologe Dr. Markus Langer beteiligt. Dazu kommen Dr. Anne-Kathrin Schmuck und die Professoren Rupak Majumdar und Joel Ouaknine vom Max-Planck-Institut für Softwaresysteme, sowie Professorin Maria Christakis von der Technischen Universität Wien. Saar-Uni-Professor Bernd Finkbeiner ist für das CISPA Helmholtz-Zentrum für Informationssicherheit beteiligt. Die Technische Universität Dresden ist durch die Professorinnen und Professoren Franz Baader, Christel Baier, Raimund Dachselt, Christof Fetzer, Stefan Gumhold, Markus Krötzsch und Anne Lauber-Rönsberg sowie den Forscher Dr. Stefan Borgwardt vertreten.

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