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IKT der Zukunft

JOptim - Jointly Optimized Allocation of Functionality in Systems of Systems

Mit zunehmender Komplexität verteilter Rechnerarchitekturen, einschließlich eingebetteter Hardware, wird die dynamische Zuordnung von Funktionen zu Computer­knoten von Systems of Systems immer schwieriger. Ziel des Projekts ist es, solche Zuweisungen durch Optimierung mittels Design Space Exploration zu automatisieren. Wichtige Aspekte wie Safety, Security und Echtzeitbetrieb werden bei der Optimierung für den Lastausgleich im Automobilbereich als Constraints berücksichtigt.

Kurzbeschreibung

Die technischen Innovationen werden durch die Verbesserung der Interaktion unseres neuartigen Systems mit menschlichen Designexperten während der Entwicklung zusätzlich verstärkt, insbesondere durch automatische Erklärungen des Optimierungsergebnisses durch dieses System.

Wir schlagen eine völlig neue Kombination aus Design Space Exploration und Verbesserung der kognitiven Fähigkeiten des Menschen mittels (Bio-)Feedback vor, und wir werden innovative Lösungen für dieses wichtige Optimierungsproblem anbieten, die auch viel breiter anwendbar sein werden.

Ausgangssituation

Neue und zukünftige verteilte Computerarchitekturen im Bereich Automotive erfordern eine dynamische Zuordnung von Softwarefunktionen zu Computer­knoten / Geräten von Systems of Systems (SoS). Diese Zuordnungen müssen für Lastverteilung optimiert werden. Da diese Zuordnungen nach der Bereitstel­lung während des Betriebs erfolgen müssen, ausgelöst durch bestimmte Ereig­nisse wie das Hinzufügen einer neuen Funktionalität oder eines Geräts, müs­sen sie automatisiert werden.

Ziel

Um diesen Bedarf zu adressieren, ist das Hauptziel des vorgeschlagenen Pro­jekts eine automatisch optimierte Zuordnung von Funktionen zu den Computer­knoten im SoS zu ermöglichen, wobei wichtige Aspekte wie Safety, Security und Echtzeitfähigkeit als Constraints berücksichtigt werden.

Vorgehen

Zur Erreichung dieses Ziels ist Innovation gegenüber dem Stand der Technik nötig. Wir schlagen vor Optimierungssuche durch Design Space Exploration (DSE) zu ermöglichen, d.h. einen solchen Suchraum durch Me­tamodelle und Transformationsregeln basierend auf Model-driven Engineering zu definieren.

Darüber hinaus schlagen wir eine völlig neue systematische Studie des Zusam­menspiels zwischen einem solchen automatisierten Optimierer und menschli­chen Experten während der Entwicklung vor, um die Ergebnisse des Optimie­rers zu verbessern.

Dabei werden die jeweiligen Lösungen mit der „Ground Truth" beim Lastausgleich in einem Simulator oder einer Hardware-in-the-Loop-Testumgebung verglichen. Menschliche Experten können die Zielf­unktion oder Constraints direkt ändern, auch basierend auf Erklärungen des automatisierten Optimierers. Dabei werden verschiedene Messungen am Menschen durchge­führt.

Angestrebte Ergebnisse

Die erwarteten wissenschaftlichen Ergebnisse und Erkenntnisse sind ein neuer DSE-Ansatz zur automatisierten Optimierung der Zuordnung von Softwarefunk­tionen zu Hardware, sowie neue Studienergebnisse zum Zusammenspiel zwi­schen einem solchen automatisierten Optimierer und menschlichen Experten.

Projektbeteiligte

Projektleitung

Univ.Prof. Dr. Hermann Kaindl - TU Wien, Institute of Computer Technology

Projektpartner:innen

  • Dr. Bernhard Lutzer - TTTech Auto AG
  • Andreas Eckel, MBA - TTTech Auto AG
  • Univ.Prof. Dr. Frank Scharnowski - Universität Wien - Institut für Psychologie der Kognition, Emotion und Methoden

Kontaktadresse

Technische Universität Wien, Institut für Computertechnik
Univ.Prof. Dr. Hermann Kaindl
E-Mail: hermann.kaindl@tuwien.ac.at