Der Physiker Jörg Kaienburg leitet die SIListra in Dresden. Vor allem für das autonome Fahren mit Roboterautos sieht er große Chancen für die Selbstkritik-Technologie aus Sachsen. Foto: Heiko Weckbrodt
Dresdner Softwareschmiede SIListra bringt Auto-Computern Selbstkritik bei
Dresden, 26. Juli 2016. Die kleine Software-Schmiede „SIListra“ aus Dresden schickt sich an, durch Selbstkritik-Codes weltweit Menschenleben zu retten und tragische Unfälle zu verhindern: Das Quartett bringt nämlich durch raffinierte Mathe-Tricks den Steuerprogrammen in Autos, Infusionsgeräten und andere Maschinen bei, eigene Fehler zu erkennen und zu verhindern. „Wir schlauen die Programme gewissermaßen auf“, sagt SIListra-Chef Jörg Kaienburg. Und er sieht noch viel Potenzial in der Luft- und Raumfahrt sowie in der „Industrie 4.0“ für die Fehlerhemmer aus Sachsen.
Jedes Smartphone könnte heute einen Airbus steuern – aber wollen wir darauf unser Leben verwetten?
„Betrachtet man nur die Rechenleistung, reicht ein Smartphone heute völlig aus, um einen Airbus zu steuern“, sagt der Physiker und Firmenchef und wedelt mit seinem Telefon. „Trotzdem würde ich aus einem Flugzeug sofort wieder aussteigen, wenn ich sehe, dass im Cockpit nur ein Smartphone eingesteckt ist. Das wär mir viel zu unsicher.“
Mehrheitsentscheidung der Computer üblich
Denn ein Airbus-Rechner stets noch durch je zwei weitere Computer sowie die Piloten gegenkontrolliert. Vor allem aber durchläuft Konsumelektronik wie eben ein Smartphone nicht annähernd so viele Zuverlässigkeits-Tests und Endkontrollen in den Fabriken wie ein Flugzeugcomputer. Dabei irren eben nicht nur Menschen, sondern auch Maschinen – obgleich Computer das nicht gerne zugeben.
Alle elf Tage ein blöder Zufall
Um zu verstehen, woher das kommt, werfen wir einen kurzen Blick ans andere Ende unserer Galaxis: Da explodiert eines Tages ein Stern, wird zur Supernova, schleudert harte Gamma-Strahlenblitze ins All. Nur ein einziges Energie-Quant davon schafft es in rund 50.000 Jahren kosmischer Wanderung bis zur Erde. Doch das reicht im dümmsten Fall schon: Gegen alle Wahrscheinlichkeit quert das Amok-Quant die schützende Erdatmosphäre, schlägt durch ein Autodach, landet in einer der Zigmilliarden Speicherzellen des Bordcomputers – und macht dort aus der „0“ eine „1“. Im nächsten Moment liest das Fahrerassistenz-System eben diese Speicherzelle aus, ist plötzlich überzeugt, ein Lastwagen habe sich auf die Autobahn direkt voraus gebeamt, tritt voll auf die Bremse und löst so eine Massenkarambolage aus…
Das mag wie ein völlig abwegiger Zufall klingen. Doch tatsächlich machen Computer viel mehr Fehler als man denkt: Durch Überhitzung, kleine Produktionsfehler, tunnelnde Teilchen, „verschmutzte“ oder zu komplexe Software… Ein Toyota-Manager hat es ausgerechnet: Angesichts der schieren Menge an Autos weltweit und natürlicher Unwägbarkeiten passiert im Schnitt alle elf Tage irgendeinem Neuwagen ein absurder Zufallsfehler.
Und da kommen die Dresdner TU-Absolventen vom Lehrstuhl für „System Engineering“ von Professor Christof Fetzer – der dem einen oder anderen von einer anderen TU-Ausgründung, nämlich „Cloud & Heat“ ein Begriff sein mag – ins Spiel: Sie entwickelten an der Uni besondere Algorithmen, die elektronische Systeme auf höchstes Sicherheitsniveau heben. Branchenintern nennt sich die Grundtechnologie dahinter „Coded Processing“. Als die Industrie immer mehr Interesse am Selbstkritik-Code der universitären Arbeitsgruppe zeigte, gründete die im Juni 2012 die vierköpfige Firma „SIListra“, die in der ehemaligen „Königlichen Artillerie-Werkstatt“ in der Dresdner Albertstadt sitzt.
Das Sicherheits-Software-Unternehmen SIListra hat sich in den ehemaligen Königlichen Artillerie-Werkstätten in der Dresdner Albertstadt einquartiert. Foto: Heiko Weckbrodt
10.000 Mal weniger Fehler durch Selbstkritik-Code
Um zu testen, wie zuverlässig ihre Codes funktionieren, experimentierten sie mit dem Bastler-Computer „Raspberry PI“, der ähnlich wie viele Auto-Bordcomputer mit ARM-Prozessoren arbeitet. Zunächst fütterten sie den Minirechner mit einer „normalen“, unverbesserten Software, wie sie so ähnlich in Autos verwendet wird, und schleusten dann über 300 Millionen Zufallsfehler in den Programm-Ablauf ein. Ergebnis: Der Rechner übersah jeden vierten Fehler. Danach „schlauten“ die Dresdner die Software mit ihren Selbstkritik-Codes auf und wiederholten das Experiment – und diesmal gingen dem Rechner nur noch 0,002 Prozent aller eingeschleusten Fehler durch die Lappen. Anders ausgedrückt: Auch der Selbstkritik-Code sorgt nicht für absolute Sicherheit, senkt aber die Fehler-Wahrscheinlichkeit um den Faktor 10.000.
Multiplikationen sorgen für mehr testbare Werte
Wie genau die selbstkritischen Mathetricks der Sachsen funktionieren, ist deren Firmengeheimnis. Im Prinzip basiert ihr Selbstkritik-Kursus für Computer-Software aber darauf, aus wenigen Messwerten durch Multiplikationen größere Datenfelder zu erzeugen, auf denen Fehler besser auffallen. Beispiel: Der Selbstkritik-Code multipliziert alle Messwerte eines Auto-Bordradars mit der Zahl 7 und teilt dann alle Produkte wieder durch 7. Geht die Rechnung nicht auf, signalisiert der Code dem Bordcomputer sinngemäß: „Bitte hinterfrage dich, miss noch einmal, Du könntest dich geirrt haben!“ – oder wie immer sich Maschinen in so einem Mikrosekunden-Plausch ausdrücken.
Kein Persilschein, aber eine Chance für Roboterautos
„Gerade beim Auto ist die Antwort auf so eine Warnung besonders komplex“, betonte Jörg Kaienburg. „Im Flugzeug würde der Autopilot dann wahrscheinlich auf Geradeaus-Flug korrigieren, eine Lokomotive auf der Schiene vermutlich bremsen.“ Beim Auto dagegen komme es auf das aktuelle Tempo, die Sicht, die Verkehrslage und viele anderer Faktoren an, wie der Computer auf solch ein inneres „Misstrauens-Votum“ reagiert.
Keine Hand mehr am Steuer: Mit der neuen Autopilot-Funktion soll der Elektro-Sportwagen die meisten Manöver ohne Zutun des Fahrers erledigen können. Abb.: Tesla
Erst vor kurzem hatte der Unfall mit einem autonom fahrenden Tesla-Elektrosportwagen in den USA gezeigt, wie wichtig Selbstkritik auch für ein Elektronenhirn ist: Nach derzeitigem Ermittlungsstand hatte der Tesla-Bordcomputer einen querenden Laster-Anhänger mit einem hohen Straßenschild verwechselt.
„Unser Algorithmus wird für autonom fahrende Autos nie zu einem Persilschein führen“, betonte Jörg Kaienburg. Aber wenn Roboterautos Selbstkritik-Codes wie die aus der Königlichen Artillerie-Werkstatt Dresden eingepflanzt bekommen, könne dies nicht nur Hardware-Kosten sparen, sondern womöglich auch viele Menschenleben retten.
Autor: Heiko Weckbrodt
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