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Motivation

Die Vision

 Autos, Flugzeuge und Raumschiffe werden in einigen Jahren eigenständig Daten prüfen und entscheiden, ob ein Update sicher ist und zur Bordtechnik passt oder abgelehnt wird. Das System schützt sich damit nicht nur vor unerwünschten Nebeneffekten – es wehrt auch Hacker-Angriffe von  außen ab, die mit ungeprüften Apps einhergehen können. Schon jetzt müssen die Forscher in den Dimensionen künftiger Produktentwicklungen denken.

Thematische Einordnung: Eingebettete Systeme

Sie sind Entertainer, Alltagsbegleiter, Energiesparer und Lebensretter, denn nur dank ihnen funktionieren DVD-Recorder, Smartphones, Waschmaschinen und Airbags: Eingebettete Systeme (embedded systems) sind längst zu einem der wichtigsten Innovationstreiber der Industrie geworden. Das Zusammenspiel einer oder gar mehrerer Computer in einem System schafft nicht nur einen Markt für neue Entwicklungen– es führt auch zu einer Weiterentwicklung traditioneller Produkte um Funktionen, die früher nicht denkbar gewesen wären und trägt zu einer Innovationsgeschwindigkeit bei, die vor zehn Jahren niemand vorausgesehen hätte.

Eingebettete Systeme ermöglichen eine derart hohe Flexibilität und Konfigurierbarkeit, dass selbst nach der Auslieferung eines Produktes eine kontinuierliche Weiterentwicklung daran möglich ist. So sind Updates von Fahrzeugen beim Besuch in der Werkstatt mittlerweile genauso häufig wie Updates von Smartphones. Solche Updates wurden bisher dafür verwendet, Fehler in der Design-Phase des Produktes zu beheben, wie z.B. nachträgliche Spezifikationsänderungen oder Qualitätsprobleme der Software. Mittlerweile werden jedoch zunehmend funktionelle Updates und Änderungen durchgeführt um eine Systemoptimierung, eine Anpassung an veränderte Umgebungen oder neue Anforderungen zu ermöglichen. Damit einher geht eine Erhöhung der Lebenszeit von Produkten, denn es ist möglich Innovation zuzulassen ohne das Produkt ersetzen zu müssen.

Doch während PC- oder Smartphone -Updates automatisch und inkrementell verlaufen, müssen komplexe und sicherheitskritische Systeme wie z.B. Fahrzeuge trotz hoher Kosten bisher noch im Labor getestet werden. Von ihrer Funktionalität hängt nämlich nicht nur unser Alltag, sondern häufig unser Leben ab. Nebeneffekte, die bei Änderungen in solchen Systemen auftreten, sind schwer vorauszusehen und müssen deshalb im Vorfeld im Labor geprüft werden.

Problematisch dabei ist neben den hohen Kosten, vor allem ein Faktor: die zunehmende Komplexität. Immer mehr Anwendungen verschiedener Bereiche (Fahrzeugsteuerung, Infotainment, Verkehrssteuerung, ... ) müssen sich eine Plattform teilen. Ändern neue, anpassungsfähige, autonome oder sogar evolutionäre Anwendungen ihre Anforderungen zeitgleich, werden Robustheit, Sicherheit und Zuverlässigkeit des Gesamtsystems beeinflusst. Dies kann dazu führen, dass selbst der Durchführung von Labortests Grenzen gesetzt werden, z.B. wenn eingebettete Systeme Teil größerer offener Netzwerke sind wie bei der Verkehrssteuerung oder intelligenten Stromnetzen. Dieser Trend ist in vielen Forschungsstrategien beschreiben, wie z.B. der Europäischen ARTEMIS SRA oder der Deutschen NREMS vorhergesagt.

Ziele

Die CCC-Forschungsgruppe untersuchte, welchen Herausforderungen selbständige Software-Updates in einer zunehmend offen vernetzten Zukunft ausgesetzt sind und wie ihnen zu begegnen ist. Ziel der Kooperation war es, zukunftsfähige Eingebettete Softwareplattformen (ESP) zu entwickeln, die effizient und robust in der Lage sind, mehrere sich gleichzeitig aktualisierende Anwendungen zu integrieren ohne in Bezug auf Kosten und Qualität laborgeprüften Testverfahren nachzustehen. 

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