Rüstung
Ein Turbo für die Verteidigung: die Revolution durch Software-Defined Defense

Während Verteidigungsorganisationen ihre Systeme weiterentwickeln, um auf globale politische Entwicklungen zu reagieren, stehen sie vor einer zentralen praktischen Herausforderung: Wie können hochmoderne softwarebasierte Systeme zügig bereitgestellt und aktualisiert werden, ohne gleichzeitig die strengen Sicherheitsanforderungen zu kompromittieren? Einerseits werden moderne Militärsysteme dringend benötigt, um nationale und internationale Interessen zu schützen. Andererseits müssen sowohl bei der Bereitstellung als auch im laufenden Betrieb strengste Sicherheitsrichtlinien konsequent eingehalten werden. Abgerundet wird dieses bereits komplexe Umfeld durch den vermehrten Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI), deren Sicherheitsgarantien bekanntermaßen schwer zu gewährleisten sind. Offenkundig ist ein neuer Ansatz erforderlich, um diese Faktoren in Einklang zu bringen und das wichtigste Ziel zu erfüllen: niemals Menschenleben durch mangelnde Sicherheit oder Zuverlässigkeit zu gefährden.

Software-Defined Defense

Um die Einführung neuer Funktionen in Verteidigungssystemen zu beschleunigen, wendet sich die Branche zunehmend dem Konzept der softwaredefinierten Verteidigung (Software-Defined Defense, SDD) zu. Dieses beruht darauf, Softwarelösungen zu nutzen, um Verteidigungssysteme flexibler zu gestalten und damit von älteren, hardwarefixierten Ansätzen abzurücken. Mit anderen Worten zielt die Idee darauf ab, die Software von der Hardware in Verteidigungssystemen zu entkoppeln, sodass Funktionen aktualisiert werden können, ohne physische Bauteile verändern zu müssen.

Zur Unterstützung dieses Ansatzes ist eine modulare Softwarearchitektur erforderlich, mit klar definierten Schnittstellen zwischen den einzelnen Modulen. Die Nutzung dieser Architektur erleichtert die Integration neuer Funktionen in bestehende Systeme, steigert gleichzeitig die Systemanpassungsfähigkeit und fördert Standardisierung. Von besonderer Bedeutung ist zudem, dass diese Architektur Interoperabilität unterstützt, da Verteidigungssysteme oft Informationen austauschen und Handlungen koordinieren müssen, um gemeinsam komplexere Ziele zu erreichen.

Drei-Punkte-Strategie bei der Umsetzung von SDD

Das Fraunhofer-Institut für Kognitive Systeme IKS ist durch seinen Fokus auf die Verbindung von Sicherheitsmethoden mit dem Einsatz von KI auf einzigartige Weise positioniert, um konkrete Implementierungen der SDD zu unterstützen. Dabei nähert sich das Fraunhofer IKS dem Thema aus drei komplementären Richtungen:

• Adaptive Architektur: Die Grundlage für die Implementierung der SDD ist eine modulare Architektur, die eine dynamische Anpassung des Systems ermöglicht. Sie umfasst eine Schleife, die den Systemzustand kontinuierlich überwacht, potenzielle Probleme analysiert sowie bei Bedarf Verhaltensänderungen plant und umsetzt. Eine zentrale Wissensdatenbank liefert zudem die nötigen Informationen, um diese Schritte durchzuführen. Dieser Anpassungsgrad erlaubt es, Systemmechanismen zu aktualisieren ohne Hardwareänderungen oder Systemstillstände.
• Human-in-the-loop: Die Vision der SDD besteht nicht darin, den menschlichen Entscheidungsprozess zu ersetzen, sondern eine Grundlage für kooperative Entscheidungen zu schaffen, die sowohl die Perspektive der Nutzer als auch die vom System bereitgestellten Informationen berücksichtigen. Dies ist von entscheidender Bedeutung, um sicherzustellen, dass jegliche Anpassungen des Systems letztlich von den Nutzern entschieden werden, die Informationen aus dem System über das zugrunde liegende Betriebs- oder Anwendungskonzept erhalten.
• KI-Techniken: Der Einsatz von KI bringt auch im Verteidigungsbereich viele Vorteile, da er komplexere Systemanalysen und Verhaltensweisen ermöglicht. Dazu gehören beispielsweise die Koordination von Drohnen oder anderen unbemannten Luftfahrzeugen (UAVs) sowie die Implementierung von Möglichkeiten des Lernens für Aufklärungsroboter oder andere unbemannte Bodenfahrzeuge (UGVs). Daher sollte die Nutzung von KI-Techniken bei der Umsetzung der SDD Priorität haben. Insbesondere die Integration von KI in die adaptive Architektur und deren Einsatz in Verbindung mit einem Human-in-the-Loop-Mechanismus zur Validierung der Ergebnisse kann die Effizienz des Gesamtsystems maximieren.

Wo Sicherheit ins Spiel kommt

Natürlich müssen die oben skizzierten Implementierungsrichtungen die erforderlichen Sicherheitsstandards einhalten.. Dies wird erreicht durch die Integration von Safety-by-Design-Prinzipien (d. h. intrinsische Gefahren werden so früh wie möglich berücksichtigt) während des gesamten SDD-Lebenszyklus, wodurch sichergestellt wird, dass adaptive Verhaltensweisen und KI-gesteuerte Entscheidungen innerhalb vordefinierter Sicherheitsgrenzen erfolgen. Darüber hinaus werden KI-Techniken umfassenden Validierungs- und Verifizierungsprozessen unterzogen, darunter formale Methoden und die Entwicklung von Sicherheitsnachweisen. Durch den Einsatz dieser Maßnahmen ist es möglich, einen SDD-Ansatz zu verfolgen, ohne die sicherheitskritischen Aspekte des Systems zu beeinträchtigen.

Nächste Schritte

Für Unternehmen, die derzeit die Einführung eines SDD-Paradigmas in Betracht ziehen, kann der Beginn dieser Reise herausfordernd erscheinen, da so viele Faktoren gleichzeitig zu berücksichtigen sind. Daher ist ein systematischer Ansatz Pflicht. Zunächst muss eine umfassende Bewertung der aktuellen Architektur durchgeführt werden, um festzustellen, welche Elemente eine engere Kopplung zwischen Software und Hardware aufweisen. Und um das Ausmaß der erforderlichen Änderungen an der bestehenden Systemstruktur zu verstehen. Anschließend sind die Sicherheitsstandards, die vom System beachtet werden müssen, den identifizierten Anforderungen zuzuordnen, um sicherzustellen, dass sie im Verlauf des SDD-Lebenszyklus berücksichtigt werden. Schließlich kann eine Pilotimplementierung der neuen SDD-fähigen Architektur an den Start gehen. Durch dieses schrittweise Vorgehen lässt sich ein erfolgreiches Gleichgewicht zwischen schneller Innovation und sicherer Ausführung herstellen.