Motivation
In den letzten Jahrzehnten wurden enorme Fortschritte bei der Schaltkreisentwicklung gemacht. Diese führten zu den heutigen eingebetteten und cyber-physischen Systemen, die in Form von Mikrochips beispielsweise in Smartphones und Kaffeemaschinen verwendet werden, aber ebenso auch bei sicherheitskritischen Anwendungen in Zügen, Flugzeugen oder medizinischen Implantaten zu finden sind. Bei dieser Entwicklung ist bisher kein Ende abzusehen. Um zu garantieren, dass die resultierenden Geräte frei von Fehlern sind, werden Schaltungen und Systeme vor der Produktion und Auslieferung mit Hilfe verschiedener Verifikationsverfahren auf ihre Korrektheit geprüft. Leider können die Verfahren nicht mit der Verbesserung der Entwurfsverfahren Schritt halten. Die stetig steigende Komplexität sowie die immer kürzeren time-to-market-Zyklen zwingen Ingenieure dazu, den Verifikationsprozess abzuschließen – selbst wenn die komplette funktionale Korrektheit noch nicht sichergestellt werden konnte. Das führt dazu, dass Fehler oft bis zum endgültigen Produkt unentdeckt bleiben.
Ziele und Vorgehen
Das Projekt SELFIE begegnet diesen Herausforderungen durch das neue Konzept der Selbstverifikation. Das Ziel ist ein fundamentaler Wandel in der Entwicklung elektronischer Systeme. Anstatt eines erzwungenen Endes der Verifikation bei der Auslieferung verifizieren sich die Systeme während des Betriebs selbst. Diese Selbstverifikation ermöglicht den Systementwicklern mehr Zeit, mehr Ressourcen und mehr Informationen, um die Verifikation erfolgreich abzuschließen. Im Projekt wird dazu die Methodik selbstverifizierender Systeme sowie die passende Architektur samt Hardware- und Softwareunterstützung entwickelt. Der Schlüsselbegriff hierbei ist die sichere Adaptivität: die Fähigkeit selbstverifizierender Systeme, ihre Eigenschaften dem Fortschritt der Verifikation anzupassen, und auf erfolgreiche oder fehlgeschlagene Verifikationsergebnisse zu reagieren, ohne dabei die zu garantierenden Sicherheitseigenschaften zu verletzen. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass sicherheitskritische Funktionen erst nach erfolgreicher Verifikation freigeschaltet werden.
Innovationen und Perspektiven
Die in SELFIE entwickelte Methodik der Selbstverifikation schließt die durch die wachsende Komplexität der Systeme bedingte Verifikationslücke. Sie erlaubt erweiterte Produktentwicklungsmethoden und die Entwicklung neuer Marketingstrategien (Beta-Tester). Die Einsatzgebiete von SELFIE liegen in der Hardware-Entwicklung und betreffen besonders neue Gebiete wie Smart Home, cyber-physische Systeme und das Internet der Dinge. Der neue Entwurfsablauf wird mit Hilfe einer Anwendungsstudie aus dem Bereich Smart Home validiert. Um die Selbstverifikation in die industrielle Praxis zu bringen, sind ein Workshop mit potenziellen Anwendern und die Integration in gängige Entwicklungsumgebungen geplant.