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Sonderforschungsbereich 901

Individualisierte IT-Dienstleistungen in dynamischen Märkten

Das Ziel des SFB 901 ist die Entwicklung von Methoden zur automatischen On-The-Fly-(OTF)-Konfiguration und Ausführung individueller IT-Dienstleistungen aus auf weltweiten Märkten verfügbaren Services. Neben der Konfiguration solcher Dienste durch spezielle OTF Provider und deren Ausführung durch spezielle OTF Compute Center umfasst dies die Entwicklung von Methoden zur Qualitätssicherung, Sicherheit, Interaktion und Marktentwicklung.

Heute stehen wir am Beginn eines neuen Abschnitts in der Entwicklung und Ausführung von IT-Dienstleistungen. Wir sehen erste Ansätze zur Abkehr von dem 40 Jahre alten Prinzip der Beschaffung von Software durch Einkauf von teuren, relativ unflexiblen Standardlösungen beziehungsweise der noch teureren Erstellung durch Softwarehäuser oder eigene Softwareabteilungen. Mit Grid und Cloud Computing wird es möglich, IT-Dienstleistungen und ihre benötigten Ressourcen nur bei Bedarf und nur in der benötigten Form einzukaufen. Mit den service-orientierten Architekturen stehen Methoden zur Verfügung, Software zumindest unternehmensintern flexibel zusammenzustellen. Diese ersten Ansätze für eine neue Art der Erbringung von IT-Dienstleistungen bilden den Ausgangspunkt für die Forschungen im Sonderforschungsbereich 901 „On-The-Fly Computing“.

Die Vision des „On-The-Fly Computing“ sind Services, die von individuell und automatisch konfigurierten und zur Ausführung gebrachten IT-Dienstleistungen auf Märkten frei gehandelt und flexibel kombiniert werden können. Gleichzeitig zielt der SFB 901 auf die Organisation von Märkten ab, deren Teilnehmer/innen durch geeignetes unternehmerisches Handeln einen lebendigen Markt der Services aufrechterhalten. Mit dieser Vision schaut der SFB 901 weit in die Zukunft der IT-Entwicklung und -Nutzung, deren erste Wandlungen wir aber schon heute erleben.

Um zu erforschen, inwieweit diese Vision realisierbar ist, werden Methoden und Techniken entwickelt, die

  • eine weitestgehend automatische Konfiguration, Ausführung und Adaption von IT-Dienstleistungen aus Services ermöglichen, die auf Märkten weltweit verfügbar sind,
  • die Sicherung der Qualität der so erbrachten Dienstleist­ungen und den Schutz der Akteure in den Märkten garantieren sowie
  • die Organisation und die Weiterentwicklung dieser Märkte und die für diese Aufgaben notwendige Interaktion zwischen den Akteuren unterstützen.

Um diese Ziele zu erreichen, arbeiten Informatiker aus unterschiedlichen Disziplinen wie Softwaretechnik, Algorithmik, Rechnernetze, Systementwurf, Sicherheit und Kryptografie mit Wirtschaftswissenschaftlern zusammen, die ihre spezifische Expertise einbringen. So können die Organisation und Weiterentwicklung des Marktes vorangetrieben werden.

Transferinitiativen des SFB 901

Aufbauend auf den Forschungsergebnissen des SFB konnten wir im letzten Jahr zwei Transferprojekte und diverse weitere Forschungsinitiativen mit unseren Industriepartnern starten.

Im Transferprojekt T1 wird zusammen mit der Weidmüller Interface GmbH & Co. KG an einer „flexiblen Umsetzung von Industrial-Analytics-Funktionen auf rekonfigurierbaren Systems-on-Chip (rSoC)“ gearbeitet. Industrial Analytics bezeichnet den aktuellen Trend in der Automatisierungstechnik, eine Vielzahl von Messwerten von Maschinen und aus Produktionsprozessen zu erfassen und zu analysieren, um einen Mehrwert für den zukünftigen Betrieb zu erzeugen. Die Herausforderungen beim Einsatz von rSoC für Industrial Analytics sind einerseits die benötigte Flexibilität in der Systemauslegung und andererseits die zunehmende Heterogenität der rSoC-Plattformen. Die Kombination von zunehmender Dynamik der Aufgaben und Heterogenität der zugrunde liegenden Architekturen ist auch das Leitthema im Teilprojekt C2 des SFB. Dort entwickeln wir Verfahren für die transmodale und heterogene Migration, bei der Funktionen zwischen Software und Hardware, aber auch zwischen verschiedenen Prozessortypen verschoben werden können.

Im Transferprojekt T2 „Praxistaugliche kryptographische Techniken für sichere und datensparsame Kundenbindungssysteme“ wird zusammen mit der Diebold Nixdorf Systems GmbH ein neuartiges Kundenbindungssystem für den Einzelhandel umgesetzt und evaluiert. Im Vergleich zu den zurzeit eingesetzten Verfahren, die einerseits Vertrauen gegenüber dem Betreiber voraussetzen und andererseits teuer, komplex, intransparent und somit sicherheitskritisch sind, wird das zu entwickelnde System sowohl in Sicherheit und Schutz der Privatsphäre als auch in der Wirtschaftlichkeit neue Maßstäbe setzen. Hierzu werden die im Teilprojekt C1 des SFB bereits entwickelten kryptographischen Techniken für anonyme Berechtigungsnachweise sowie attributbasierte Signaturen weiterentwickelt und für die Anwendung in Kundenbindungssystemen optimiert.

Ein weiteres Transferprojekt T3 zusammen mit der SAP SE ist zurzeit in der Antrags-Pipeline. Hier soll erforscht werden, wie die im Projektbereich B des SFB entwickelten Techniken zur Qualitätssicherung von Services in OTF-Märkten für das sichere Handling von Open-Source-Abhängigkeiten in großen Software-Entwicklungs-Ökosystemen angewendet werden können. Zu diesem Zweck soll ein Werkzeugkasten aufgebaut werden, der Entwickler bei der Abschätzung des Risikos unterstützt, welches durch die Verwendung von Software-Services von Drittanbietern entsteht, d.h., der Entwickler soll Schwachstellen zuverlässig identifizieren, selbst in Situationen, in denen der entsprechende Code neu verpackt oder aus dem Quellcode neu kompiliert wurde. Darüber hinaus soll der Werkzeugkasten durch geeignete Gegenmaßnahmen Entwicklern ermöglichen, die Angriffsfläche ihrer Anwendungen zu minimieren und ihre Ausführung gegen bestimmte Schwachstellen wirksam zu schützen.

Aus unserer bereits in der zweiten Projektphase gestarteten Initiative „SFB meets Industry“ haben sich in der Zwischenzeit vielversprechende und vertiefende Kontakte ergeben. So konnten wir durch mehrere Fortsetzungstreffen mit der Geschäftsführung der Trusted Shops GmbH eine Kooperation vereinbaren, die mittelfristig in einer größeren Projektzusammenarbeit münden soll. Inhaltlich sind hier insbesondere die Teilprojekte A4 (Thema Zertifizierungen), C1 (Thema kryptographische Techniken) und C5 (Thema Geschäftsmodelle) des SFB involviert.

Des Weiteren hat im Rahmen der Software-Campus-Initiative des BMBF der Doktorand Sebastian Gottschalk vom Teilprojekt C5 des SFB das Projekt „KOVAS – Kollaborative Validierung von Services in Software Ökosystemen“ gestartet. Die Idee des Software-Campus ist, dass Promovierende basierend auf ihrer gewonnenen Expertise ein eigenständiges Forschungsprojekt zusammen mit einem Industriepartner (hier mit der DATEV eG) durchführen. In dem Projekt wird untersucht, wie sich Ideen (in Form von Geschäftsmodellen und Produktfunktionen) für neue Services in Software-Ökosystemen kollaborativ durch Endnutzer validieren lassen, um so die Gefahr von teuren Fehlentwicklungen zu reduzieren.

Durch unsere Arbeiten an dem für die Anwendungsdomäne des „Automatischen Maschinellen Lernens“ entwickelten „Proof-of-Concept“ (kurz: PoC) ergab sich zudem eine Beteiligung eines Großteils des SFB-Konsortiums an der durch das BMWi geförderten Projektinitiative KI-Marktplatz. Hier soll ein Innovationsökosystem rund um eine digitale Plattform entstehen, die KI-Experten, Lösungsanbieter und produzierende Unternehmen zusammenbringt. In der finalen Ausbaustufe soll dann ein Baukasten für KI in der Produktentstehung erstellt werden, sodass standardisierte Module flexibel miteinander kombiniert werden können. Der prinzipiell domänenunabhängig konzipierte PoC des SFB kann für dieses Vorhaben eine wichtige Plattform sein.