Nebenläufigkeit / Laufzeitmethodik
Neue Ideen für offene, emergente und dynamisch veränderliche IT-Systeme
Softwaresysteme z. B. im Internet der Dinge (IoT) werden zunehmend komplexer und dezentraler. Um damit verbundene Herausforderungen zu meistern, muss die Entwicklung resilienter Systeme vorangetrieben werden. Darunter sind solche Systeme zu verstehen, die durch einen adäquaten Umgang mit Störungen, Unsicherheiten und auch widrigen Bedingungen, wie z. B. eingeschränkten Ressourcen (CPS, IoT) oder Fehlbedienung, einen Betrieb aufrechterhalten können („Fail Operational“). Hierzu sind innovative Architekturen und Designprinzipien sowie Betriebs- bzw. Laufzeitumgebungen erforderlich, die im Sinne der Selbstorganisation u. a. auf Prinzipien aus dem Organic Computing und der Bionik zurückgreifen, um Strukturen von biologischen Organismen auf die Informationstechnologie zu übertragen. Mit zwei Bekanntmachungen zu Resilienz und Ausfallsicherheit sowie zu Konstruktionsprinzipien und Laufzeitmethodik möchte das BMBF die Entwicklung von neuen Methoden und Werkzeugen für offene, emergente und dynamisch veränderliche IT-Systeme unterstützen. Mit der Förderung dieser Forschungsvorhaben schafft das BMBF die Grundlage für weitere Innovationen mit hohem gesamtwirtschaftlichem Potenzial und trägt damit zur Stärkung des Wirtschafts- und Wissenschaftsstandortes Deutschland bei
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DAVID
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Designansatz zur Strukturierung verteilter digitaler Zwillinge
Das Projekt DAVID zielt darauf ab, bestehende Konzepte digitaler Zwillinge nun für verteilte Modelle auf Komponentenebene anzuwenden. Diese sollen, kombiniert mit Technologien der Multiagentensysteme (MAS), zu komplexen Produktionsanlagen integriert werden. Bei einem MAS handelt es sich um ein System aus mehreren gleichartigen oder unterschiedlich spezialisierten handelnden Einheiten, die kollektiv ein Problem lösen und meist auch Software-Agenten genannt werden. Dazu wird ein neues integrierbares Format für den Datenaustausch zwischen den Teilmodellen des verteilten digitalen Zwillings (VDZ) konzipiert und prototypisch aufgezeigt, wie diese Datenstrukturen zu Anlagenmodellen integriert werden können. Vor allem soll das neue Datenformat die herstellerunabhängige Vernetzung und Kooperation von Komponenten ermöglichen.
Projektpartner:
Fraunhofer IFF, TU München, Lehrstuhl für Automatisierung und Informationssysteme, EKS InTec GmbH, Trebing & Himstedt Prozeßautomation GmbH & Co. KG, ASM DIMATEC GmbH, EXPO21XX GmbH
Ansprechpartner:
Fraunhofer Institut für Fabrikbetrieb und –Automatisierung
Projektblatt
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DORIOT
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Dynamische Laufzeitumgebung für organisch (dis-)aggregierende IoT-Prozesse
Das Vorhaben DORIOT zielt darauf ab, Herausforderungen mit selbstständig vernetzenden Teilkomponenten, die den Informationsbedarf der Anwendungen entsprechend den aktuellen Gegebenheiten optimal abdecken, zu lösen. Dadurch werden flexible und dynamisch kombinierbare Lösungen möglich, die auch neue Eigenschaften auf-weisen können (Emergenz). Bei der Umsetzung kommen Ideen und Methoden aus dem Gebiet des Organic Computings zum Einsatz. Darunter versteht man Systeme, die sich selbständig an die Einsatzbedingungen anpassen und das Fehlverhalten einzelner Komponenten ausgleichen können. Diese Methoden sind durch Prinzipien aus der Natur (Bionik) inspiriert. Die Verwendung von Organic Computing erlaubt das frühzeitige Erkennen von drohenden Ausfällen oder geringer Servicequalität und das Treffen geeigneter Gegenmaßnahmen für die betroffenen Dienste. Insgesamt entstehen damit neue Herausforderungen für Sicherheit und Robustheit. Im Vorhaben bekommt daher jede einzelne Komponente eigene Rechte, die flexibel gestaltet werden können. Damit erschließen neue Verwertungsketten wie das Nach-rüsten von Softwarefunktionalität dank der innovativen Laufzeitumgebung.
Projektpartner:
Otto-von-Guericke Universität Magdeburg, Fachhochschule Bielefeld, AKKA DSO GmbH, Thorsis Technologies GmbH
Ansprechpartner:
Otto-von-Guericke Universität Magdeburg
Projektblatt
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| HorMe |
Realisierung einer adaptiven und skalierbaren Ausführungsumgebung für verteilte Anwendungen
Das Vorhaben HorME folgt einem ambitionierten Ansatz, der das Software Engineering von IoT-Systemen verbessern soll. Bis heute basieren Programmier-Konzepte primär auf Model-len, die auf die Prozessor-Architekturen angepasst sind, aber damit die Adaptierbarkeit und Verteilung stark einschränken. Gerade im Bereich von IoT, wo von einer starken Heterogenität und Verteilung von Aufgaben über das Netz auszugehen ist, stellen sich nahezu unmögliche Aufgaben für den Entwickler. Im Projekt HorMe sollen daher Architektur- und Konstruktionsprinzipien sowie Modellierungs- und Simulationsmethoden zur ganzheitlichen Entwicklung von sich verändernden IoT-Systemen erforscht werden.
Projektpartner:
Universität Ulm, Kommunikations- & Informationszentrum, Brandenburgische Technische Universität Cottbus (BTU), Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI), Zentrum für Tele-Medizin Bad Kissingen GmbH (ZTM)
Ansprechpartner:
Universität Ulm
Projektblatt
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| MOSAIC |
Modellierung, Simulation und Design selbstadaptiver IoT-Systeme in der Cloud
Im Projekt MOSAIC sollen daher Architektur- und Konstruktionsprinzipien sowie Modellierungs- und Simulationsmethoden zur ganzheitlichen Entwicklung sich verändernder IoT-Systeme erforscht werden. Anforderungen an die Geschwindigkeit und Ausfallsicherheit treiben in der entwickelten MOSAIC-Methode die Spezifikation des zukünftigen Verhaltens von sich anpassenden IoT-Systemen. Bereits in frühen Entwicklungsphasen dienen Analysemodelle und Simulationen zum Abgleich mit den Anforderungen.
Projektpartner:
Forschungszentrum Informatik (FZI), Robert Bosch GmbH, Universität Stuttgart, Abteilung Zuverlässige Softwaresysteme, Institut für Softwaretechnologie
Ansprechpartner:
Forschungszentrum Informatik
Projektblatt
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| MOSAIK |
Methodik zur selbstorganisierten Aggregation interaktiver Komponenten
Im Projekt MOSAIK sollen daher Methoden erforscht werden, welche die flexible Zusammenarbeit von Softwarekomponenten während der ihrer Laufzeit erlauben, ohne dass ein Entwickler alle Möglichkeiten bereits berücksichtigen müsste. Die so entstehenden Systemverbünde sollen vorgegebene Eigenschaften erfüllen bzw. in ihrer Gesamtheit definierte Funktionalitäten bereitstellen. Aufgrund der ihnen innewohnenden Dynamik und Flexibilität können sie sich an veränderliche Umgebungsbedingungen anpassen und somit resilient gegenüber Störeinflüssen werden.
Projektpartner:
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz GmbH (DFKI), Robert Bosch GmbH, NETSYNO Software GmbH
Ansprechpartner:
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
Projektblatt
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VERITAS
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Verteilte Emergente Regelung im IoT mittels agil kollaborierender Systeme
Derzeit wird die Kollaboration zwischen Maschinen (bzw. IoT-Geräten) überwiegend durch ein zentrales Management gesteuert, was aber ein hohes Ausfallrisiko birgt. Um dieses Risiko zu minimieren, soll mit dem Vorhaben VERITAS der Entwurf und Betrieb sich selbstorganisierender und dynamisch kollaborierender smarter Maschinen signifikant vereinfacht sowie die Robustheit und Ausfallsicherheit derartiger verteilter Systeme gesteigert werden. Das gewonnene Know-how soll in die praktische Umsetzung von industriebezogenen IoT-Anwendungen (Internet of Things) einfließen, um Produktionsprozesse flexibler und zuverlässiger zu gestalten.
Projektpartner:
Fraunhofer IIS/EAS, FRANKA EMIKA GmbH, ifak e.V., TU München, Lehrstuhl für Robotik und Systemintelligenz, TU Dresden, Vodafone Stiftungslehrstuhl Mobile Nachrichtensysteme, TQ Sytems GmbH
Ansprechpartner:
Fraunhofer Institut für Integrierte Schaltungen IIS
Projektblatt
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