Autonome Fahrzeuge und Drohnen zählen zu den Anwendungen des Xandar-Projekts. Dabei wird am KIT das Kernstück der Werkzeugkette entwickelt. Sie soll die nichtfunktionalen Anforderungen an das Gesamtsystem in allen Schritten des vorgeschlagenen Ablaufs einbeziehen. Dies reicht vom modellbasierten Entwurf über die Aufgabenparallelisierung bis hin zum finalen Code auf der Plattform. (Bild: Xandar)
Die Werkzeugkette soll für komplexe Anwendungen auf zukünftigen Prozessorplattformen dienen, beispielsweise für autonome Fahrzeuge oder Drohnen (in Städten). Dabei müssen die Software und die Hardware für diese computerbasierten und vernetzten, eingebetteten Systeme höchste Anforderungen an Sicherheit, Echtzeitfähigkeit, Energie- und Ressourceneffizienz erfüllen. Die Europäische Kommission fördert das dreijährige Projekt mit insgesamt rund fünf Millionen Euro.
Bei miteinander vernetzten eingebetteten Systemen für komplexe Anwendungen hängt die künftige Entwicklung stark von Künstlicher Intelligenz und Maschinellem Lernen ab. Die Software muss nicht nur spezielle Funktionen erfüllen, sondern auch nichtfunktionale Anforderungen wie Sicherheit, Datenschutz, Zuverlässigkeit, Genauigkeit, Echtzeitfähigkeit, Energie- und Ressourceneffizienz. So müssen autonome Fahrzeuge beispielsweise gegen Ausfälle oder unberechtigte Eingriffe geschützt sein, um Mensch, Maschine und Umgebung vor Schaden zu bewahren.
Xandar entwickelt Toolchain zur Softwareentwicklung für vernetzte eingebettete Systeme
In diesem Projekt müssen die relevanten Parameter für die nichtfunktionalen Anforderungen bei der Software-Entwicklung „frühzeitig bestimmt und in der weiteren Systementwicklung konsequent implementiert werden“, erklärt Prof. Jürgen Becker, Sprecher der Institutsleitung am Institut für Technik der Informationsverarbeitung (ITIV) des KIT. Der Ingenieurwissenschaftler koordiniert das EU-Projekt Xandar (X-by-Construction Design framework for Engineering Autonomous & Distributed Real-time Embedded Software Systems). In diesem Projekt erarbeiten das KIT und acht weitere Partner aus Industrie und Forschung (u.a. BMW, DLR) eine komplette Toolchain zur Softwareentwicklung für vernetzte eingebettete Systeme, die auf hochparallelen Hardware-Software-Plattformen mit Vielkern-Prozessoren basieren, beispielsweise für sicherheitskritische Anwendungen im Straßenverkehr und in der Luftfahrt.
Xandar schlägt dazu einen innovativen Ansatz vor: ‚X-by-Construction‘. Bei dieser Methode handelt es sich um einen schrittweisen Verfeinerungsprozess von der Spezifikation bis zum Code, der nicht nur die korrekte Funktion, sondern auch nichtfunktionale Anforderungen einbezieht. „Wir stellen Programmierern und Systementwicklern eine standardisierte Werkzeugkette zur Verfügung, mit der sie eine automatisierte Hardware-Software-Systemintegration nach allen relevanten Kriterien auch und besonders in einem frühen Stadium des Entwurfsprozesses steuern können“, erläutert Becker, der am ITIV den Forschungsbereich Eingebettete elektronische Systeme leitet. „Mit X-by-Construction etablieren wir eine neue integrierte Methode, welche die Qualität deutlich verbessert, Risiken verringert und Kosten senkt.“
(dw)
