Jeden Tag sind wir darauf angewiesen, dass Computersoftware korrekt funktioniert. Nicht nur wenn wir Laptops oder Handys benutzen – auch wenn wir in ein Flugzeug steigen, Geld überweisen oder uns einfach nur auf die Stromversorgung verlassen, sind wir von komplizierter Software abhängig.

Die Suche nach Fehlern in dieser Software ist längst automatisiert: Es gibt Computerprogramme, die andere Computerprogramme auf Fehler überprüfen. Aber wer kontrolliert nun die Software-Kontrollprogramme? Mit dieser höchst diffizilen Frage beschäftigt sich Prof. Maria Christakis vom Institut für Information Systems Engineering der TU Wien. Sie wurde nun vom European Research Council (ERC) mit einem ERC Starting-Grant ausgezeichnet – einer der prestigeträchtigsten und höchstdotierten Förderungen der europäischen Forschungslandschaft.

Programme, die Programme kontrollieren

In besonders kritischen Bereichen – etwa bei der Steuerung eines Flugzeugs oder eines Kernkraftwerks – möchte man sich nicht damit begnügen, dass die Software bei bisherigen Tests keine Fehler gemacht hat. Man möchte einen Beweis dafür, dass die Software fehlerfrei ist und sich in jeder denkbaren Situation richtig verhält. Dafür verwendet man heute Programm-Analysetools, die auf Basis formaler Logik Computercode untersuchen. In bestimmten Fällen kann man dann mit mathematischer Präzision beweisen, dass ein bestimmter Code tatsächlich absolut fehlerfrei ist.

Doch wer analysiert diese Analysetools selbst? „Programm-Analysetools sind heute höchst komplex – die Wahrscheinlichkeit, dass sie selbst irgendwelche Fehler beinhalten, ist daher groß“, sagt Maria Christakis. Das kann zu falschen oder irreführenden Ergebnissen führen – etwa zur Diagnose, dass der untersuchte Code korrekt ist, obwohl er immer noch Fehler enthält.

Passende Tests automatisch generieren

Die Fehlerlosigkeit eines solchen Analysetools mit herkömmlichen Methoden zu untersuchen, ist kaum möglich – die Tools sind so komplex, dass das viel zu lange dauern würde. Maria Christakis wählt daher eine andere Strategie: Anstatt die Fehlerlosigkeit der Programme mit mathematisch-logischer Präzision zu verifizieren, kann man auch ganz versuchen, auf automatisierte Weise passende Testsituationen für diese Programme generieren zu lassen. „Diese automatisierte Erstellung von Tests kann Programmfehler sehr effektiv aufspüren“, erklärt Maria Christakis. „Allerdings stecken die Methoden für diesen Einsatzzweck noch in den Kinderschuhen.“

Das soll sich aber ändern: Mit dem Projekt „MirandaTesting“, das nun durch den ERC-Grant finanziert wird, will Maria Christakis mit ihrem Team erstmals einen systematischen Zugang entwickeln, um ein breites Spektrum an Programm-Analysetools zu testen. So sollen diese Tools verlässlicher werden, und damit wird auch die Software, auf die wir Tag für Tag angewiesen sind, zuverlässiger – ganz besonders in Hochrisiko-Bereichen, in denen jeder Fehler zu schweren Schäden an Menschen, der Umwelt oder kritischer Infrastruktur haben könnte.

Maria Christakis

Maria Christakis studierte Informatik an der Technischen Universität in Athen. Ihre Dissertation schloss sie dann an der ETH Zürich ab. Danach wechselte sie in die USA um für Microsoft zu forschen. Es folgten weitere Stationen an der Universität Kent und am Max Planck Institut für Softwaresysteme in Kaiserslautern, bevor sie dann im Herbst 2022 als Professorin an die TU Wien berufen wurde.

Maria Christakis gewann in ihrer noch jungen Karriere bereits eine Vielzahl von Preisen – darunter etwa die ETH-Medaille für herausragende Doktorarbeiten (2016), sowie hochdotierte Preise von Facebook (2017) und Google (2022). Nun kommt der ERC Starting-Grant hinzu – dotiert mit rund 1,5 Millionen Euro. Der ERC Starting Grant wird an herausragende Forschungstalente vergeben, die noch am Anfang ihrer wissenschaftlichen Karriere stehen, aber bereits besondere Leistungen gezeigt haben.

Rückfragehinweis

Prof. Maria Christakis
Institut für Information Systems Engineering
Technische Universität Wien
+43 1 58801 194102
maria.christakis@tuwien.ac.at

Aussender:
Dr. Florian Aigner
PR und Marketing
Technische Universität Wien
Resselgasse 3, 1040 Wien
+43 1 58801 41027
florian.aigner@tuwien.ac.at