Cyberfysiska system kombinerar elektronik, mjukvara och mekanik. De är mycket komplexa, och förutom många applikationsmöjligheter, väcker en hel rad frågor. De är beroende av felfri programvara, och frågan om beprövad kvalitetssäkring blir därmed allt mer angelägen. Med exemplet autonoma fordon, ett team från TU Graz Institute of Software Engineering tillsammans med AVL List GmbH kommer att utveckla metoder för kvalitetssäkring i sådana system inom ramen för "Christian Doppler Laboratory for Quality Assurance Methodologies for Autonomous Cyber-Physical Systems." Det officiella startskottet för detta för tillfället sjunde aktiva CD-lab vid TU Graz lät i TU Graz' samlingssal igår, 3 april 2018.

Christian Doppler-labbet har skapats för en varaktighet på sju år. Christian Doppler Society och företagspartnern kommer att tillhandahålla två miljoner euro, hälften av detta kommer från den offentliga sektorn. Det viktigaste finansieringsorganet är Federal Ministry for Digital, Business and Enterprise för vilka CD-labb räknas bland de viktigaste instrumenten i gränssnittet mellan vetenskap och ekonomi.

Ekonomiministeriet främjar grundforskning och innovation

"Oavsett om autonoma fordon eller Industry 4.0, att säkerställa att digitaliseringen fungerar, dess system och applikationer måste vara säkra, " betonade doktor Margarete Schramböck, Federal minister för digitala och ekonomiska frågor. "Detta CD-lab ger ett viktigt bidrag till detta och kommer samtidigt att stärka konkurrenskraften för företagspartnern. Inte bara alla inblandade utan i slutändan hela samhället kommer att dra nytta av de nya svaren på digitaliseringens utmaningar. "

"MOT-certifikat" för programvara för autonoma system

Det finns fortfarande ett antal hinder för autonoma fordon, från teknisk genomförbarhet och juridiska frågor till allmän acceptans av befolkningen. Ur bilindustrins synvinkel, Frågan om att garantera säkerheten är av största vikt. Franz Wotawa, chefen för det nya CD-labbet förklarar:"Djärvt sagt:en traditionell bil måste gå på en regelbunden besiktning och får ett MOT-certifikat (intyg om vägvärdighet). I en autonom bil, mjukvaran är i sig ett element som måste uppfylla kvalitetskriterier och vara certifierat själv. Standardiserade inspektionsprocedurer är nödvändiga för detta. Vi vill nu utveckla metoder och tekniker för denna kvalitetssäkring i CD-labbet tillsammans med AVL med autonom körning som applikationsfall, men också som skulle vara giltigt i en utökad mening för alla cyberfysiska system."

Det mångåriga samarbetet mellan AVL och Christian Doppler Society har gjort det möjligt för företaget att fördjupa sina kunskaper om teknologier och metoder och därmed utöka sin produktportfölj. Mihai Nica, kontakt och forskningspartner till AVL, bekräftar:"För att få ut autonoma fordon på marknaden, branschen behöver nya verifieringsmetoder från området informatik och mjukvara. Utmaningen ligger i att definiera ett testprogram som skulle kunna skydda sådana självkörande mjukvarudrivna system med avseende på alla kritiska trafiksituationer." CD-labbet kompletterar AVL:s fortsatta forskningsverksamhet inom området kvalitetssäkringsåtgärder för autonoma fordon.

Utveckla standardiserade testmetoder

För att överhuvudtaget kunna testa en autonom bil, du måste låta den köra cirka 200 miljoner kilometer. I jämförelse, med traditionella bilar behöver du 10, 000 eller 20, 000 kilometer. Mot bakgrund av virtuella tester, som är ett hållbart alternativ, autonoma bilar såväl som självlärande och adaptiva system i allmänhet väcker några stora frågor:Vilka scenarier kommer att äga rum överhuvudtaget? Hur kommer de att kombineras med varandra? Och i synnerhet:angående ett system som ständigt har lärt sig och anpassat sig, när vet man att den är tillräckligt testad och när kan man lämna garanti för detta?

Inom ramen för CD-labbet, forskare kommer också att ägna sig åt frågan om hur systemet självständigt kan ta sig ur ogynnsamma scenarier. Wotawa:"Vi måste veta inom vilken ram ett autonomt cyberfysiskt system fungerar, till exempel det som absolut inte får hända. Och när det värsta scenariot inträffar, hur systemet kan skyddas så att det kommer att vidta åtgärder för att dra sig ur denna kränkning av villkoren så snart som möjligt." En sådan kränkning i fallet med en autonom bil, till exempel, skulle vara när bilen vill bromsa eller gasa, men sensorerna rapporterar att däcken inte har reagerat. "Systemet måste inte bara omedelbart känna igen att något har hänt, det är också en akut fråga om hur den reagerar."

Men även utanför bilindustrin, kvalitetssäkringsåtgärder för programvara för interagerande elektroniska system, oavsett om det gäller kommunikation, dataöverföring eller övervakning, är efterfrågade nu. Franz Wotawa understryker:"Exemplet med autonom körning är ett applikationsfall för oss där vi kan illustrera vårt teoretiska arbete i samband med CD-labbet. Det finns många andra tillämpningar av cyberfysiska system som inte har något att göra med autonoma körning, till exempel Smart Production, Internet of Things (IoT) med dess digitala affärsmodeller och robotik."