TR-SFB 248 - Projekt A5/C6/Z

01.01.2019 bis 31.12.2022

Ob in autonomen Fahrzeugen oder Industrie 4.0, im Smart Home oder in den Smart Cities der Zukunft – Computerprogramme wirken zunehmend an Aktivitäten und Entscheidungen mit, die den Menschen direkt betreffen. Allerdings ist unser Verständnis, wie derart komplexe Systeme interagieren und welche Gründe zu welchen Entscheidungen führen, völlig unzureichend. Je mehr solche cyber-physischen Technologien unser Leben durchdringen und bestimmen, desto schwerer wiegt dieser graduelle Verlust an Verständnis und Kontrolle. Es fehlt den Systemen an Mechanismen, ihr eigenes Verhalten dem Benutzer plausibel zu machen. Und selbst für Experten ist es heutzutage praktisch unmöglich, wissenschaftlich fundierte Aussagen zu den präzisen Gründen für eine bestimmte Entscheidung – oder zur Verantwortlichkeit im Fall von Fehlfunktionen – zu machen. Der zentrale Grund dafür ist, dass gegenwärtige computergestützte Systeme keine inhärenten Konzepte besitzen, ihr eigenes Verhalten zu erklären. Sie berechnen Ergebnisse und reichen diese weiter, sie sind aber nicht dafür entworfen, diese zu erläutern. Sie sind nicht verständlich. Durchgängig verständliche Systeme stellen eine bisher weitestgehend ungelöste wissenschaftliche Herausforderung dar – über deren gesamten Lebenszyklus. Dabei geht es zur Entwurfszeit darum, tiefes Verständnis zu ermöglichen, zur Laufzeit um die Plausibilisierbarkeit des aktuellen Verhaltens und zur Inspektionszeit – im Fall einer Fehlfunktion – darum, ob und wie das Geschehene sich rechtfertigen lässt. Der SFB/Transregio 248 nimmt sich dieser Herausforderung an und legt die fundamentalen wissenschaftlichen Grundlagen für computergestützte Systeme der Zukunft, die ihre Funktionalität und ihr Verhalten erläutern. Wir nennen diese Perspicuous Systems (Verständliche Systeme). Der unmittelbare Fokus des SFBs liegt auf den wissenschaftlichen Grundlagen des Perspicuous Computing. Er bündelt Forschungskompetenz aus Schlüsselbereichen der Informatik, um eine tiefgehende und anwendbare Theorie von Erklärungen (Explications – mathematische oder zu berechnende Konstrukte, die Facetten des Systemverhaltens beschreiben) einerseits zu entwickeln, sowie diese andererseits in Erläuterungen (Explanations – interaktive Visualisierungen und Verbalisierungen) für die verschiedenen Nutzergruppen zu erschließen. Diese Forschung wird sich direkt auf ein breites Spektrum cyber-physischer Anwendungen auswirken und es so erlauben, software-basierte Systeme zu erstellen, die vorhersagbar und verständlich agieren. Dadurch wird die Forschung des SFBs sich sukzessive in eine Forschungsagenda verständlicher cyber-physischer Systeme wandeln, die in die Ingenieurwissenschaften, Psychologie, Ethik und Rechtswissenschaften ausstrahlt. Dies dient dem wachsenden Bedürfnis der Gesellschaft, die wohl-informierte Kontrolle über die computergestützten Systeme zu behalten, mit denen wir täglich interagieren. Der SFB wird Nachvollziehbarkeit in der cyber-physischen Welt ermöglichen.