Fraunhofer-Institut für Kognitive Systeme IKS
Fraunhofer-Institut für Kognitive Systeme IKS

Leistungszentrum LZSiS – Gebündelte Kompetenzen für sichere intelligente Systeme

Das Fraunhofer-Institut für Kognitive Systeme IKS ist Teil des Leistungszentrums »Sichere intelligente Systeme« (LZSiS). Das LZSiS bündelt interdisziplinäre Kompetenzen der universitären und außer-universitären Forschung, um die Digitalisierung in Bayern nutzbar zu machen.

 

Starke Partner in der Mitgestaltung digitaler Transformationen

Das Leistungszentrum »Sichere intelligente Systeme« (LZSiS) ist eine gemeinsame Plattform der Fraunhofer-Institute AISEC, EMFT, IBP, IGCV, IKS und IVV sowie der TU München und der Universität der Bundeswehr München. Das Leistungszentrum bündelt die interdisziplinären Kompetenzen und das vielseitige Know-how der Institute und macht es für Unternehmen zugänglich. Die unabhängigen Institutionen bilden ein starkes Netzwerk und sind neutrale Partner in digitalen Transformationsprozessen.

Das LZSiS – maßgeschneiderte sichere Systeme für Partner aus der Industrie

Das Ziel des LZSiS ist es, die Potentiale der Digitalisierung in den unterschiedlichen Branchen aufzuzeigen und in die Praxis zu übersetzen. Transformationsprozesse in den Industriesparten und in den einzelnen Unternehmen werden vom LZSiS komplett begleitet – von der Konzeption bis zur Implementierung von Systemlösungen. Dabei werden die Lösungen von den unabhängigen Partnern des LZSiS auf die unternehmensspezifischen Anforderungen zugeschnitten.

Sichere Lösungen zu entwickeln ist dabei der besondere Fokus des Leistungszentrums und des Fraunhofer-Instituts für Kognitive Systeme IKS in allen Schritten der Entwicklung bis hin zur Realisierung. Durch die verschiedenen Partner bilden sich im LZSiS wertvolle Synergien, um Systemlösungen umfassend abzusichern. Das Know-how geht über Cyber- und Hardware-Security, innovative intelligente Sensorik-Systeme bis hin zur Absicherung von unvermeidbaren Unsicherheiten von Systemteilen wie KI-Applikationen.

Resiliente Ende-zu-Ende-Architekturen

Kognitive Systeme sollten nicht nur als isoliertes Einzelsystem, also einzelne Maschinen betrachtet werden. Es ist notwendig auch die Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit der Schnittstellen dieser vernetzten Systeme zu berücksichtigen. Bei verteilten Systemen wird das mit dem Begriff Ende-zu-Ende-Architekturen (E2E) bezeichnet. Über die erweiterte Softwarearchitektur außerhalb der Maschine, kann Rechenleistung in eine Cloud oder über Edge/Fog ausgelagert werden.

Bei der Industrieautomatisierung sind ganze Logistikketten oder vernetzte Produktionsanlagen als Ende-zu-Ende-Architekturen konzipiert. Bei automatisierten Fahrzeugen entstehen Ende-zu-Ende-Architekturen, wenn Dienste, wie Updates oder Softwareerweiterungen ausgelagert werden, oder bei kooperativen Verkehrssystemen, wie dem Platooning im Güterverkehr.

Ende-zu-Ende-Architekturen ermöglichen dienstorientierte Geschäftsmodelle und größere Individualisierbarkeit der Systeme. Es entstehen aber hohe Anforderungen an die Verfügbarkeit und das System muss in jeder Konfiguration verlässlich abgesichert sein. Das Fraunhofer-Institut für Kognitive Systeme IKS richtet seinen Fokus insbesondere auf sicherheitskritische Funktionen. Bei einem Fahrzeug wäre das beispielsweise die Bremsfunktion oder die Beschleunigung. E2E-Architekturen sind aus Safety-Sicht aktuell noch nicht zulässig, wenn dabei sicherheitskritische Funktionen ausgelagert werden.

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer IKS forschen im LZSiS in zwei Feldern:

Fail Operational Architekturen bzw. Graceful-Degradation-Mechanismen

Hierbei wird die Verteilung so optimiert, dass sicherheitskritische Funktionen immer verfügbar bleiben, auch wenn beispielsweise durch eine schwache Netzwerkverbindung, weniger wichtige Teile nicht mehr bedient werden können. Bei Graceful-Degradation wird sichergestellt, dass diese Funktionen zumindest in eingeschränkter Form verfügbar bleiben. Durch die optimierte Verteilung der Funktionalität steigt die Robustheit des Systems für Kommunikationsprobleme

Überwachung, Anomalieerkennung und QoS-Prädiktion

Das Fraunhofer IKS entwickelt Werkzeuge, die fehlerhaftes Interaktionsverhalten im verteilten System finden. Durch Quality of Service Prädiktion kann das Kommunikationsverhalten des Systems analysiert und sogar für die nächsten Sekunden vorausberechnet werden.

© Fraunhofer/Bernd Müller

LZSiS Showroom in München

Unter dem Motto »Digitalisierung zum Anfassen« wurde am 11. Juli 2019 der Showroom des Leistungszentrums »Sichere intelligente Systeme« von Roland Weigert, Staatssekretär im Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie, eröffnet. Im neuen Showroom wurden Demonstratoren vorgestellt, die das Zusammenspiel der verschiedenen Fachdomänen im Leistungszentrum veranschaulichen und ein breites Spektrum neuer Technologien für Industrie 4.0, Smart Health und Automotive zeigen.

Sicherheit zum Anfassen im LZSiS Showroom

In Demonstratoren werden diese Forschungsthemen im Showroom des LZSiS visualisiert und das Zusammenspiel der verschiedenen Lösungsbausteine gezeigt. Kunden können sich die Lösungen am Beispiel ihres Systems erklären lassen. Im Juli 2019 wurde der Showroom des LZSiS in München eröffnet, um die sicheren und intelligenten Lösungen des Leistungszentrums sichtbar zu machen. Dort werden die Kompetenzen der Mitglieder durch greifbare Demonstratoren ausgestellt und visualisiert. Das LZSiS soll mittelfristig am Forschungscampus Garching in einem eigenen Gebäude institutionalisiert werden.