Cyber-fysieke systemen combineren elektronica, software en mechanica. Ze zijn zeer complex, en naast vele toepassingsmogelijkheden, roept een hele reeks problemen op. Ze zijn afhankelijk van foutloze software, en de kwestie van bewezen kwaliteitsborging wordt dus steeds urgenter. Aan de hand van het voorbeeld van autonome voertuigen, een team van het Institute of Software Engineering van de TU Graz zal samen met AVL List GmbH methodologieën ontwikkelen voor kwaliteitsborging in dergelijke systemen in het kader van het "Christian Doppler Laboratory for Quality Assurance Methodologies for Autonomous Cyber-Physical Systems." Het officiële startschot voor dit momenteel zevende actieve CD-lab van TU Graz klonk gisteren in de Assembly Hall van TU Graz, 3 april 2018.

Het Christian Doppler-lab is ontworpen voor een periode van zeven jaar. De Christian Doppler Society en de corporate partner stellen twee miljoen euro beschikbaar, waarvan de helft afkomstig is uit de publieke sector. De belangrijkste financieringsinstantie is het federale ministerie voor Digital, Business en Enterprise waarvoor cd-labs tot de belangrijkste instrumenten behoren op het snijvlak van wetenschap en economie.

Ministerie van Economische Zaken bevordert fundamenteel onderzoek en innovatie

"Of het nu gaat om autonome voertuigen of Industrie 4.0, ervoor te zorgen dat de digitalisering werkt, haar systemen en applicaties moeten veilig zijn, " benadrukte Dr. Margarete Schramböck, Federaal minister van Digitale en Economische Zaken. “Dit cd-lab levert daar een belangrijke bijdrage aan en zal tegelijkertijd de concurrentiekracht van de corporate partner versterken. Niet alleen alle betrokkenen, maar uiteindelijk zal de hele samenleving profiteren van de nieuwe antwoorden op de uitdagingen van digitalisering. "

'APK-certificaat' voor autonome systeemsoftware

Er zijn nog een aantal hindernissen voor autonome voertuigen, van technische haalbaarheid en juridische kwesties tot algemene acceptatie door de bevolking. Vanuit het oogpunt van de auto-industrie, de kwestie van het garanderen van veiligheid staat voorop. Franz Wotawa, hoofd van het nieuwe cd-lab legt uit:"Durf gezegd:een traditionele auto moet voor de reguliere keuring en krijgt een APK-certificaat (attest van verkeersveiligheid). In een zelfrijdende auto, de software is zelf een element dat aan hoge kwaliteitscriteria moet voldoen en zelf gecertificeerd moet zijn. Hiervoor zijn gestandaardiseerde inspectieprocedures nodig. Voor deze kwaliteitsborging willen we nu samen met AVL methoden en technieken ontwikkelen in het cd-lab met autonoom rijden als toepassingscase, maar ook die in uitgebreide zin geldig zou zijn voor alle cyber-fysieke systemen."

De jarenlange samenwerking tussen AVL en de Christian Doppler Society heeft het bedrijf in staat gesteld zijn kennis van technologieën en methoden te verdiepen en zo zijn productportfolio uit te breiden. Miha Nica, contactpersoon en onderzoekspartner van AVL, bevestigt:"Om autonome voertuigen op de markt te brengen, de industrie heeft behoefte aan nieuwe verificatiebenaderingen op het gebied van informatica en software. De uitdaging ligt in het definiëren van een testprogramma dat dergelijke zelfrijdende softwaregestuurde systemen zou kunnen beveiligen met betrekking tot alle kritieke verkeerssituaties." het CD-lab vormt een aanvulling op de verdere onderzoeksactiviteiten van AVL op het gebied van kwaliteitsborgingsmaatregelen voor autonome voertuigen.

Gestandaardiseerde testmethoden ontwikkelen

Om überhaupt een autonome auto te kunnen testen, je moet hem zo'n 200 miljoen kilometer laten rijden. In vergelijking, bij traditionele auto's heb je er 10 nodig, 000 of 20, 000 kilometer. Tegen de achtergrond van virtuele tests, die een levensvatbaar alternatief zijn, autonome auto's en zelflerende en adaptieve systemen in het algemeen roepen enkele grote vragen op:welke scenario's zullen er plaatsvinden? Hoe zullen ze met elkaar gecombineerd worden? En in het bijzonder:wat betreft een systeem dat zichzelf voortdurend heeft geleerd en aangepast, wanneer weet je dat het voldoende is getest en wanneer kun je hiervoor garantie afgeven?

In het kader van het cd-lab, onderzoekers zullen zich ook bezighouden met de vraag hoe het systeem zelfstandig uit ongunstige scenario's kan komen. Wotawa:"We moeten weten in welk kader een autonoom cyberfysisch systeem werkt, bijvoorbeeld wat absoluut niet mag gebeuren. En als dat worstcasescenario zich toch voordoet, hoe het systeem kan worden geborgd zodat het maatregelen zal nemen om zich zo snel mogelijk uit deze overtreding van de voorwaarden te trekken.” Een dergelijke overtreding in het geval van een zelfrijdende auto, bijvoorbeeld, zou zijn wanneer de auto wil remmen of accelereren, maar de sensoren melden dat de banden niet hebben gereageerd. "Het systeem moet niet alleen onmiddellijk herkennen dat er iets is gebeurd, het is ook een dringende vraag hoe het reageert."

Maar ook buiten de auto-industrie, kwaliteitsborgingsmaatregelen voor software van op elkaar inwerkende elektronische systemen, of het nu gaat om communicatie, gegevensoverdracht of monitoring, zijn nu in trek. Franz Wotawa benadrukt:"Het voorbeeld van autonoom rijden is voor ons een toepassingscase waarin we ons zeer theoretische werk in de context van het cd-lab kunnen illustreren. Er zijn veel andere toepassingen van cyber-fysieke systemen die niets met autonoom te maken hebben. het rijden, bijvoorbeeld Slimme Productie, het Internet of Things (IoT) met zijn digitale bedrijfsmodellen en robotica."