Infos für
Direkt zu
Fakultäten
Selbstfahrende Autos, immer ausgefeiltere Roboter und autonome Raumfahrzeuge wie beispielsweise planetare Erkundungsfahrzeuge sind allesamt Beispiele für hochkomplexe Systeme, die durch fortschrittliche Computersteuerung geregelt werden. Ihre wachsenden Fähigkeiten hängen von immer feiner abgestimmten Berechnungen und einer zunehmend präzisen Zeitsteuerung ab. Dennoch bleibt das Timing eine kritische Schwachstelle. Selbst geringfügige Abweichungen bei der Synchronisation von Rechenprozessen können sich durch ein System ausbreiten und in sicherheitskritischen Anwendungen zu schwerwiegenden oder sogar katastrophalen Ausfällen führen.
Die vom ERC geförderte Forschung wird dabei über die bloße theoretische Überprüfung, zum Beispiel die Einhaltung einer bestimmten Geschwindigkeit oder eines bestimmten Abstandes zu anderen Fahrzeugen, hinausgehen. „Wir möchten auch sicherstellen, dass diese Garantien bei der Implementierung der Systeme trotz der zeitlichen Schwankungen, die während der Ausführung unvermeidlich auftreten, weiterhin gültig bleiben“, erklärt Martina Maggio.
„Selbst die fortschrittlichsten computergesteuerten Systeme können anfällig für zeitbezogene Fehler sein“, so die Informatik-Professorin. „Der Mars-Hubschrauber Ingenuity beispielsweise erlebte gefährliche Schwingungen, die durch Fehlausrichtungen von Zeitstempeln verursacht wurden, und stieß später auf ein weiteres Synchronisationsproblem. Diese Vorfälle zeigen, dass Timing-Fehler keine seltenen Ausnahmefälle sind, sondern eine grundlegende Herausforderung bei der Entwicklung und dem Betrieb komplexer autonomer Systeme darstellen.“ Bei einem Vorfall war der Hubschrauber gezwungen, eine Notlandung durchzuführen, nachdem eine Bildverarbeitungsaufgabe nicht mehr mit anderen Bordberechnungen synchron war. Trotz dieser Rückschläge wurde „Ingenuity“ letztendlich zu einem bemerkenswerten Erfolg.
Martina Maggios Forschung konzentriert sich darauf, genau solche Ausfälle in softwaregesteuerten technischen Systemen zu verhindern – von autonomen Fahrzeugen über Industrieroboter bis hin zu Raumfahrzeugen. Dies ist besonders wichtig bei Anwendungen, bei denen das richtige Timing ebenso wichtig ist wie die korrekte Funktionalität: Wenn der Zeitpunkt kritischer Ereignisse nicht garantiert werden kann, reichen die Folgen von Leistungseinbußen bis hin zu katastrophalen Systemausfällen.
Um diese Forschung auf höchstem internationalem Niveau voranzutreiben, wurde Martina Maggio mit einem Advanced Grant des Europäischen Forschungsrats (ERC) ausgezeichnet. Seit ihrem Eintritt an die Universität des Saarlandes als Professorin für Informatik im Jahr 2020 hat sich Maggio als führende Expertin an der Schnittstelle zwischen Regelungstechnik und Echtzeitsystemen etabliert. Das vom ERC geförderte Projekt mit dem Titel SCARF (Scalable CPS Analysis of Robustness to Failures) wird 2027 beginnen und fünf Jahre dauern.
Weitere Informationen:
Prof. Dr. Martina Maggio
E-Mail: maggio(at)cs.uni-saarland.de
Hintergrund Saarland Informatics Campus
1100 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler und rund 2600 Studierende aus mehr als 81 Nationen machen den Saarland Informatics Campus (SIC) zu einem der führenden Standorte für Informatik in Deutschland und Europa. Vier weltweit angesehene Forschungsinstitute, nämlich das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI), das Max-Planck-Institut für Informatik, das Max-Planck-Institut für Softwaresysteme, das Zentrum für Bioinformatik sowie die Universität des Saarlandes mit drei vernetzten Fachbereichen und 24 Studiengänge decken das gesamte Themenspektrum der Informatik ab. https://saarland-informatics-campus.de/
