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Solange Menschen Software von Hand programmieren, sind Fehler unvermeidbar. „Die automatische Synthese von Systemen, die 'by Design' korrekt sind, gilt als der Heilige Gral der Softwareentwicklung“, sagt CISPA-Faculty Dr. Rayna Dimitrova. Zwar lassen sich einfache Programme schon automatisch korrekt erzeugen, doch für komplexe Softwaresysteme fehlen bislang geeignete Verfahren. Mit einem Consolidator Grant des European Research Council (ERC) und rund zwei Millionen Euro Förderung will Dimitrova das ändern. In ihrem Projekt SyReP entwickelt sie neue Synthesemethoden für reaktive Softwaresysteme – Systeme, die kontinuierlich auf ihre Umgebung reagieren und dabei Entscheidungen treffen müssen.
Der ERC Consolidator Grant zählt zu den prestigeträchtigsten Förderlinien in Europa und unterstützt Projekte mit hohem Innovationspotenzial. Die zentrale Herausforderung von SyReP: Sobald reaktive Systeme mit echten Daten umgehen müssen, etwa Sensordaten, Nutzereingaben oder komplexen Zustandsinformationen, versagen klassische Syntheseansätze. „Bisherige Verfahren trennen Entscheidungen und Daten strikt voneinander. Das wirkt theoretisch sauber, scheitert aber an der Praxis moderner Software“, erklärt Dimitrova. SyReP will diese Trennung aufheben und Verfahren entwickeln, die Daten und Kontrolle gemeinsam berücksichtigen. So sollen Entwickler:innen künftig nur noch festlegen, was ein System tun soll, während die korrekte Implementierung automatisch entsteht.
Programmsynthese mit echtem Datenverständnis
Dimitrova verbindet in ihrem Projekt formale Synthesealgorithmen mit logischem Schlussfolgern über unendliche Datenräume. Das Ziel ist ein Verfahren, das Software nicht nur überprüft, sondern vollständig automatisch erzeugt. Das wäre insbesondere für sicherheitskritische Anwendungen ein Fortschritt – von medizinischen Geräten über mobile Assistenzsysteme bis hin zu industriellen Steuerungen. „Mich reizt die Frage, ob wir komplexe Software nicht nur prüfen, sondern korrekt konstruieren können – ein ungelöstes Kernproblem der Informatik. Der ERC Grant erlaubt mir, diese Vision endlich systematisch zu verfolgen“, sagt Dimitrova.
Ein besonderer Aspekt von SyReP ist ein neuer Syntheseansatz, der Daten nicht als nachträgliches Detail behandelt, sondern in den Kern der Berechnung integriert. Dafür entwickelt Dimitrovas Team neue symbolische Algorithmen und sogenannte Realizability Certificates, aus denen automatisch verständliche Programmstrukturen generiert werden. Diese Kombination soll den Sprung von theoretischen Konzepten in echte Entwicklungsprozesse ermöglichen. „Mein Projekt wird die Art und Weise grundlegend verändern, wie Synthesemethoden über Daten schlussfolgern und diese verarbeiten. Dabei werden wir jene zentralen Beschränkungen überwinden, die den Anwendungsbereich und die Skalierbarkeit früherer Ansätze begrenzt haben. „Mein Projekt ist die erste Synthesemethode, die Daten und Kontrolle nativ zusammenführt – ohne die massiven Effizienzverluste früherer Ansätze“, erklärt Dimitrova.
Bedeutung der Förderung
Für die Forscherin ist die Förderung ein entscheidender Schritt: „Der ERC gibt mir die Freiheit, ein Thema voranzutreiben, das oft als zu riskant gilt, obwohl es unsere Art, Software zu entwickeln, grundlegend verändern kann.“ Wenn SyReP erfolgreich ist, könnte es ein neues Paradigma für die Softwareentwicklung bieten, weg vom manuellen Schreiben von Code hin zur präzisen Spezifizierung des gewünschten Systemverhaltens, während die Implementierung automatisch synthetisiert wird.
Über den ERC
Der Europäische Forschungsrat (ERC), 2007 von der Europäischen Union gegründet, ist die führende europäische Fördereinrichtung für exzellente Pionierforschung. Er unterstützt herausragende Forschende aller Nationalitäten dabei, ambitionierte Projekte in Europa umzusetzen. Neben den Consolidator Grants bietet der ERC Starting, Advanced und Synergy Grants sowie den Proof-of-Concept Grant zur Weiterentwicklung von Forschungsergebnissen. Seit dem 1. November 2021 steht der ERC unter der Leitung seiner Präsidentin Maria Leptin.
CISPA-Faculty Dr. Rayna Dimitrova erhält einen Consolidator Grant vom European Research Council.
Quelle: Tobias Ebelshäuser
Copyright: CISPA
Merkmale dieser Pressemitteilung:
Journalisten, Wissenschaftler
Informationstechnik
überregional
Wettbewerbe / Auszeichnungen
Deutsch
CISPA-Faculty Dr. Rayna Dimitrova erhält einen Consolidator Grant vom European Research Council.
Quelle: Tobias Ebelshäuser
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