GRK 2972:  CAUSE Konzepte und Algorithmen für - und Nutzung von - selbsterklärenden digital kontrollierten Systemen

• Fachliche Zuordnung: Informatik
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 513623283

Heute wird fast jedes technische System digital gesteuert. Solche digital gesteuerten Systeme verfügen über zahlreiche funktional unterschiedlich interagierende Subsysteme, Systemebenen und Verbindungen zu anderen Systemen. Viele Probleme, die während ihres Designs und Betriebs auftreten, sind auf eingeschränktes Verständnis und daraus resultierende Unstimmigkeiten an ihren Schnittstellen zurückzuführen. Um solche Irrtümer zu vermeiden, sind gegenseitige Erklärungen für verständliches Verhalten gegenüber anderen Systemen, Designern, Entwicklern und Betreibern erforderlich. Von Entwerfenden kann nicht erwartet werden, dass sie alle Komponenten eines Cyber-Physical Systems (CPS) und der Umgebung vollständig verstehen. Dennoch benötigen beispielsweise Softwareentwicklerinnen nachvollziehbare Erklärungen zu Erwartungen und Garantien eines physischen Prozesses, der direkt oder indirekt mit dem Programm interagiert. In einer idealen modellbasierten Designwelt wäre dies alles, in geeigneten Designspezifikationen verfügbar. Realistisch gesehen sind diese jedoch punktuell und auf Präzision ausgerichtet und erfordern als Ergänzung verständliche Erklärungen. Das Graduiertenkolleg CAUSE geht diese Probleme an, indem es digital gesteuerte Systeme für Entwicklung, Nutzung und andere Systeme selbsterklärend gestaltet. Während der Begriff „Erklärung“ in Bezug auf Verstehen, Denken und Arguemntieren in vielen Disziplinen intensiv diskutiert wurden, stellen wir eine Definition für unsere Sicht bereit, die zu unseren Formalismen passt: Eine Erklärung ist eine Information, die von einem (selbsterklärenden) System einem Adresssystem rechtzeitig bereitgestellt wird; die Erklärung ermöglicht es dem Adresssystem, Konsequenzen aus Entscheidungen oder Wissensinkonsistenzen aufzudecken, die andernfalls unzugänglich bleiben; anhand der Erklärung kann das Adresssystem diese Schlussfolgerungen ziehen, ohne alle Einzelheiten der Interaktion zu kennen. CAUSE konzentriert sich auf die technischen, logischen und algorithmischen Grundlagen von Selbsterklärungsfähigkeiten und deren Integration in die System-Engineering-Methodik auf allen Abstraktionsebenen, die für den Entwurf digitaler Systeme relevant sind. Mit der Verfügbarkeit eines umfassenden Demonstrators zur Erporbung von Theorien und Methoden ist CAUSE einzigartig. CAUSE umfasst drei Institutionen, die ein Konsortium bilden, das sich mit Hardware, Software und Systemen sowie theoretischen Grundlagen, Entwicklungsmethoden und praktischen Anwendungen auskennt. In CAUSE durchdringen Doktorandinnen und Doktoranden die Forschung zu neuartigen Systemdesignkonzepten, die eine Selbsterklärung ermöglichen. Sie werden wissenschaftlich Unabhängig und erwerben zeitgemäße Fähigkeiten zur verteilten Teamarbeit, zur Arbeit in unterschiedlichen Kooperationskontexten, zur Anpassung an unterschiedliche Wissenshintergründe und zur intensiven technischen Kommunikation.

• DFG-Verfahren: Graduiertenkollegs
• Antragstellende Institution: Technische Universität Hamburg
• Mitantragstellende Institution: Carl von Ossietzky Universität Oldenburg; Universität Bremen
• Sprecher: Professor Dr.-Ing. Görschwin Fey
• beteiligte Wissenschaftlerinnen / beteiligte Wissenschaftler: Professor Dr. Michael Beetz, Ph.D.; Professor Dr.-Ing. Christian Dietrich; Professor Dr. Rolf Drechsler; Professor Dr. Heiko Falk; Professor Dr. Martin Fränzle; Dr.-Ing. Verena Klös; Professor Dr. Rainer Koschke; Professor Dr. Sebastian Lehnhoff; Professorin Dr. Sibylle Schupp; Professorin Dr. Heike Wehrheim