Flexible Serviceorientierte Architekturen (SOA) in sicherheitskritischen Anwendungen? Das ist bislang quasi ausgeschlossen. Denn Dienste müssen verlässlich zur Verfügung stehen und Sicherheitsanforderungen zu jeder Zeit eingehalten werden. Mit resilientsoa hat das Fraunhofer IKS ein Software Framework entwickelt, das genau dies sicherstellt, das heißt: Service-Orchestrierung so sicher wie notwendig und so performant wie möglich.

Cloud-basierte Systeme sind auf eine stabile Verbindung zur Datenwolke angewiesen. Aber Verbindungsabbrüche passieren – darauf muss das System angemessen reagieren und gleichzeitig die Sicherheit garantieren. Wie, das zeigt das Fallbeispiel eines automatisierten Parksystems.

Die Bewältigung der vielfältigen Herausforderungen bei zuverlässigen cloud-basierten cyber-physikalischen Systems of Systems (CPSoS) erfordert neue Ansätze, die automatisiert und effizient genug sind, um einige Elemente des Systems in die Laufzeit zu verlagern. Zur Konzeption und Bewertung der Systemarchitektur hat das Fraunhofer IKS einen iterativen, automatisierten Prozess entwickelt.

Wenn ein System nicht ordnungsgemäß funktioniert oder ein erforderlicher Dienst nicht rechtzeitig bereitgestellt wird, kann dies zu Personenschäden oder zum Tod von Menschen führen. Derartige Situationen, z. B. beim automatisierten Fahren und bei der Interaktion zwischen Mensch und Roboter, gelten daher als sicherheitskritisch. Aus diesem Grund müssen die beteiligten Systeme äußerst zuverlässig funktionieren. Um die Zuverlässigkeit von Systemen zu bestimmen, sind die Wissenschaftler am Fraunhofer IKS dabei, einen adaptiven, dynamischen und flexiblen Sicherheitsanalyseprozess zu entwickeln, der die Grenzen der bisherigen Methoden überwindet.

In der Welt der Zukunft wird man auf weit verbreitete, massiv vernetzte, hochintelligente Systeme bauen. Um diese Vision zu verwirklichen, brauchen wir zuverlässige cloudbasierte cyber-physische Systeme. Die Forschung in dieser Richtung stößt auf ebenso viele Chancen wie Herausforderungen. Derartige Systeme existieren in sich verändernden Umgebungen und interagieren mit anderen Systemen und Menschen, wofür Intelligenz, Autonomie, Sicherheit und Anpassungsfähigkeit erforderlich sind – also eigentlich widersprüchliche Ziele. Ein Beispiel hierfür ist das autonome Fahren.

Im Testbetrieb funktionieren autonome Fahrzeuge heutzutage bereits recht gut, denn die Einsatzbedingungen sind klar vorgeben und damit einfach zu beherrschen. Ein zentrales Problem besteht jedoch darin, autonome Fahrzeuge so zu konstruieren, dass sie auch in komplexen und bislang unbekannten Situationen zuverlässig funktionieren. Eine von Fraunhofer IKS entwickelte Lösung hilft dabei, derartige Ausnahmesituationen zu identifizieren und vorherzusagen.

Dr. Petra Steffens, Leiterin des Innovationsprogramms »Kognitive Systeme« am Fraunhofer IKS, spricht im Interview über das Vorgehen und die Ziele beim Aufbau des Instituts.