ERC fördert Informatik-Professor

Automatische Programmsynthese als Forschungsprojekt

| Redakteur: Stephan Augsten

Jeder Mensch macht Fehler, dementsprechend gibt es wohl auch kaum eine Software ohne Bug.
Jeder Mensch macht Fehler, dementsprechend gibt es wohl auch kaum eine Software ohne Bug. (Bild: Archiv)

Solange der Mensch manuell programmiert, wird es auch Software-Fehler geben. Professor Bernd Finkbeiner erforscht deshalb die automatische Programmsynthese für die Universität des Saarlands. Hierfür erhält er vom Europäischen Forschungsrat ein beachtliches Fördergeld.

Der Informatiker Bernd Finkbeiner wurde mit dem Consolidator Grant des European Research Council (ERC) ausgezeichnet. Damit ist die Förderung in Höhe von zwei Millionen Euro verbunden. Bernd Finkbeiner wird damit Methoden für die automatische Programmsynthese erforschen.

Das Ziel ist es, Software vollautomatisch zu erzeugen, ohne dass ein menschlicher Programmierer eine einzige Zeile Programmcode schreiben muss. Die so erstellten Computerprogramme sollen garantiert fehlerfrei sein. Dies ist besonders für sicherheitskritische Software wichtig, wie sie in Autos, Flugzeugen oder Industrierobotern zum Einsatz kommt. Enthalten solche Anwendungen Programmierfehler, resultiert daraus eine Gefahr für Leib und Leben.

„Durch die automatische Programmsynthese wird der Systementwickler von der Bürde befreit, alle Details von vornherein festlegen zu müssen“, erläutert Finkbeiner. „Er kann sich vielmehr auf die übergeordneten Ziele und die Anforderungen des Systems konzentrieren.“ Hierzu werden die Anforderungen in einer mathematischen Spezifikationssprache formuliert.

Die Synthesemethode sorgt automatisch dafür, dass der Programmcode allen Anforderungen genügt und reglementiert die offenen Details in geeigneter Weise. „Durch die Automatisierung können neue Systeme deutlich effizienter als bisher entwickelt werden. Die Korrektheit des Systems muss zudem nicht noch separat nachgewiesen werden“, nennt Bernd Finkbeiner als Vorteil der neuen Methode.

Die automatische Programmsynthese lässt sich zum Beispiel für Industriesteuerungen, die auf verschiedene Systeme verteilt sind, einsetzen. Auch für die Steuerung von autonomen Fahrzeugen ist sie von Bedeutung, denn hier müssen zahlreiche Details in kürzester Zeit über Sensoren erfasst und von der Software ausgewertet werden. „Viele Manöver erfordern außerdem, dass sich die Fahrzeuge untereinander abstimmen“, sagt Finkbeiner.

Mit der von ihm erforschten Methode kann ein Entwickler erkennen, ob eine bestimmte Systemarchitektur oder eine Kombination von verschiedenen Anforderungen die Sicherheit des Systems gefährden könnte. „Auf diese Weise kann man schon in frühen Phasen des Systementwurfs teure Fehlentwicklungen vermeiden. Der Entwickler kann genau sehen, unter welchen Umständen die Sicherheit des Systems gefährdet wäre. Auf diese Situation kann er dann schon im Vorfeld passend reagieren“, erläutert der Informatikforscher.

Die ERC Consolidator Grants werden Wissenschaftler allein auf Basis ihrer wissenschaftlichen Erfolgsbilanz und des Potenzials ihres Forschungsantrags gewährt. Mit den Fördermitteln der Europäischen Union will Professor Finkbeiner neue Stellen für Doktoranden und promovierte Wissenschaftler schaffen. Diese werden im Rahmen des Forschungsprojekts „OSARES“ (Output-Sensitive Algorithms for Reactive Synthesis) an Methoden zur Synthese korrekter Systeme arbeiten.

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