Motivation
Lernende Systeme haben vielbeachtete Erfolge vorzuweisen. Die AlphaGo-Software, die den Weltmeister im komplexesten Strategiespiel der Menschheit geschlagen hat, ist dabei sicherlich am bekanntesten. Gleichzeitig ist Maschinelles Lernen in unserer Gesellschaft überall verbreitet. Forscher versuchen, Algorithmen des Deep Learning und Deep Reinforcement Learning auf kritische Infrastrukturen (KRITIS) anzuwenden. Sie versuchen, eine nachhaltige und effiziente Betriebsführung von Energie-, Gas- und Wärmenetzen und dem ÖPNV zu erreichen. Lernende Systeme sind in der Lage, die immer weiter steigende Komplexität unserer Infrastrukturen beherrschbar zu machen und den Menschen bei der Lösungsfindung selbst in kritischen Situationen zu unterstützen. Jedoch genügen diese Systeme nicht den üblichen Anforderungen, die an Softwares in KRITIS gestellt werden. Für einen vollautonomen Betrieb können sie keine Verhaltensgarantien und keine Zusicherungen für einen sicheren Betrieb geben.
Ziele und Vorgehen
Die Forschungsgruppe ARL entwirft eine hybride Architektur für KI in KRITIS. Sie kombiniert zwei wesentliche Bereiche: Die KI-Module bieten eine anpassungsfähige Beweglichkeit eines lernenden Systems, das seine künstlichen neuronalen Netze für eine anpassungsfähige Strategie selbst weiterentwickelt. Die gelernten Strategien werden über einen Erklärbarkeitsansatz extrahiert. Sie werden so Teil des zweiten Moduls, das die regelbasierten, auf Logik basierten Zusicherungen klassischer KRITIS-Modellierung nutzt. Das System kann so lernen, menschen- und domänenexklusives Wissen nutzen und trotzdem garantiert sicheres Verhalten für KRITIS liefern.
Innovationen und Perspektiven
Die Nachwuchsgruppe leistet einen Beitrag zur wissenschaftlich-technologischen Souveränität. Gleichzeitig wird sie ein wichtiges Mitglied der internationalen wissenschaftlichen Gemeinschaft werden. Zusammen mit den Praxispartnern Netze BW und CEWE werden ihre Forschungsergebnisse unmittelbaren Nutzen für die Industrie im Allgemeinen und KRITIS bringen. Darüber hinaus trägt das Vorhaben zur Cybersicherheit von KRITIS bei.