EU-Projekt entwickelt harmonierende Software-Ensembles

Wissenschaftler der Ludwig-Maximilians-Universität München haben das neue EU-Projekt Ascens (Autonomic Service-Component Ensembles) gestartet. Vier Jahre lang werden insgesamt zwölf Forschungseinrichtungen und Unternehmen aus fünf EU-Ländern sowie der Schweiz daran forschen.

Ziel ist die Entwicklung sogenannter „Ensembles von Programmen“ – die flexibel, selbständig 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.

Aktuelle Methoden, um Software zu entwerfen, sind nach Angaben der LMU 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. Daher ist es dem System schwer möglich, sich an veränderte Situationen anzupassen.

Ascens will das ändern. Eine der größten Herausforderungen bei der Entwicklung von Ensembles ist, autonome Softwarekomponenten dazu zu bringen, sich sinnvoll zu vernetzen, komplex zu interagieren und dadurch viele mögliche Verhaltensweisen hervorzubringen. Als Grundlage dafür braucht es 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 sind mathematisch fundierte Techniken – formale Methoden – zu entwickeln, die sicherstellen, dass das System die Ziele, für die es entworfen wurde, nicht aus dem Blick verliert.

Ascens ist zweigleisig angelegt: An der Schnittstelle zwischen Forschung und Praxis soll es zum einen neuen Software-Systemen zum Durchbruch verhelfen. Zum anderen kann das Projekt zur Lösung realer Probleme beitragen: Eine mögliche Anwendung ist 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 konkret aussehen kann, erläutert Wirsing: „Bei Katastropheneinsätzen könnten solche Roboter-Ensembles einschreiten, Verletzten Hilfe leisten und so die menschlichen 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. Die Projektspanne von vier Jahren könne aber deutliche Fortschritte in diese Richtung erlauben.