Das Karlsruher Institut für Technologie erforscht gemeinsam mit sieben Partnern aus Wissenschaft und Wirtschaft im EU-Projekt XANDAR derzeit, wie sich autonom agierende Systeme mithilfe von Soft- und Hardware gegen unbefugte Eingriffe von außen schützen lassen.
Ob zu Lande, zu Wasser oder in der Luft: Automatisiert und (teil-)autonom agierende Systeme werden immer mehr zu regulären Verkehrsteilnehmern und müssen dementsprechend in den Verkehrsfluss integriert werden. Soft- und Hardware für vernetzt eingesetzte Systeme müssen dabei höchsten Anforderungen an Sicherheit, Echtzeitfähigkeit, Energie- und Ressourceneffizienz erfüllen. In diesem Zusammenhang legten die Gemeinsame Forschungsstelle der EU-Kommission und die EU-Agentur für Cybersicherheit (ENISA) am 11. Februar 2021 einen gemeinsamen Bericht zu Cybersicherheitsrisiken im Zusammenhang mit künstlicher Intelligenz (KI) in autonomen Fahrzeugen vor, in dem sie für einen Security-by-Design-Ansatz bei der Entwicklung von KI-Funktionen in autonomen Fahrzeugen plädieren.
Autonome Fahrzeuge und Urban Air Mobility zählen zu den Anwendungen von XANDAR. Projektpartner des KIT sind dabei u.a. das DLR und BMW. Bild: XANDAR
Passend dazu startete das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) Anfang des Jahres das Projekt XANDAR (X-by-Construction Design framework for Engineering Autonomous & Distributed Real-time Embedded Software Systems). Dieses zielt exakt auf diese Philosophie, den Sicherheitsaspekt direkt bei der Technologieentwicklung zu implementieren, ab. Acht Partner aus Wissenschaft und Wirtschaft – darunter BMW und das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) – wollen in den nächsten drei Jahren eine komplette Werkzeugkette zur Softwareentwicklung und Hardware-Software-Integration für komplexe Anwendungen auf zukünftigen Prozessorplattformen wie beispielsweise in autonomen Fahrzeugen und für Urban-Air-Mobility-Konzepte entwickeln.
Relevante Parameter frühzeitig erkennen
„Gerade bei miteinander vernetzten eingebetteten Systemen für komplexe Anwendungen hängt die künftige Entwicklung nicht zuletzt von Fragestellungen der KI und des maschinellen Lernens ab“, weiß Professor Jürgen Becker, Sprecher der Institutsleitung am Institut für Technik der Informationsverarbeitung (ITIV) des KIT. Die Software müsse dementsprechend nicht nur spezielle Funktionen erfüllen, sondern auch sogenannten nichtfunktionalen Anforderungen wie Sicherheit, Datenschutz, Zuverlässigkeit, Genauigkeit, Echtzeitfähigkeit und/oder Energie- und Ressourceneffizienz entsprechen. Drohnen beispielsweise müssen vor Ausfällen wie auch gegen unberechtigte Eingriffe geschützt sein, um Mensch, Maschine und Umgebung vor Schaden zu bewahren.
„Die für die nichtfunktionalen Anforderungen relevanten Parameter müssen im Softwareentwicklungsprozess frühzeitig bestimmt und in der weiteren Systementwicklung konsequent implementiert werden“, erklärt Prof. Becker, der das XANDAR-Projekt koordiniert. Unter anderem, so der Wunsch des KIT, könne man auf diese Weise tief in der Systemstruktur Lösungen implementieren, um unbemannte Systeme gegen unbefugte Eingriffe schützen zu können und diese resistent gegen Angriffe von außen zu machen. „Wir stellen Programmierern und Systementwicklern eine standardisierte Werkzeugkette zur Verfügung, mit der sie eine automatisierte Hardware-Software-Systemintegration nach allen relevanten Kriterien auch und besonders in einem frühen Stadium des Entwurfsprozesses steuern können. Mit X-by-Construction etablieren wir eine neue integrierte Methode, welche die Qualität deutlich verbessert, Risiken verringert und Kosten senkt“, resümiert Prof. Becker. (jr)