Innovative Software und KI: „Technik fürs Leben“
In unserer heutigen Welt ist Software das schlagende Herz von fast allem, was wir täglich nutzen. Mit ihr vernetzen wir uns, automatisieren Aufgaben, schaffen leistungsfähige Geräte, Werkzeuge und Services, mit denen wir mehr erreichen. Deshalb nehmen wir bei Bosch Research die Herausforderung an und machen die Entwicklung von Software und künstlicher Intelligenz schneller, effizienter und besser als je zuvor.
Die Mission von Bosch lautet „Technik fürs Leben“ – Software und künstliche Intelligenz (KI) sind schon lange integraler Bestandteil davon. Seit 2022 enthalten alle Produktklassen von Bosch Software oder KI, sei es zur Steuerung eines Elektromotors, zur Vorhersage von Wartungsintervallen für Industrieanlagen oder zur Gewährleistung von Ruhe und Komfort in Ihrem Zuhause. Die rapide Entwicklung von Software und künstlicher Intelligenz spornt uns bei Bosch Research an, die Grenzen des Möglichen zu erweitern.
Während Software generell an Bedeutung gewonnen hat, veränderte sich im Laufe der Jahre auch die Art und Weise, wie Software konzipiert, entwickelt und modernisiert wird. Die Tage statischer Embedded-Software, die, einmal fertig entwickelt, nie mehr verändert wird, gehören der Vergangenheit an. Heute wird ständig alles aktualisiert, verbessert und in den vor Ort verteilten Geräten implementiert. Mit Software-Updates werden Bedienfreundlichkeit und Funktionsumfang von Geräten im Laufe ihres Lebenszyklus optimiert.
Der Zeit voraus: adaptive Software und neue Programmiersprachen für die Entwicklung
Ein Arbeitsfeld, das uns besonders interessiert, ist Software, die sich ihrer Umgebung anpasst. Damit meinen wir Software, die nicht nur intelligent ist, sondern in Echtzeit auf äußere Veränderungen reagiert, beispielsweise auf die Witterung, unvorhergesehene Arbeitslasten oder auch gewöhnliche Verschleißerscheinungen. Wir erforschen moderne steuerungstheoretische Ansätze wie Online-, Reinforcement- und föderiertes maschinelles Lernen, und wir machen sie für die Geschäftsbereiche von Bosch zugänglich. Wenn sich nun der Zustand von Fahrzeugen wie etwa Bagger im Einsatz verschlechtert, können sie sich entsprechend anpassen, ohne dass dieses Verhalten explizit modelliert werden muss. Sie können dann trotzdem komplexe Manöver ausführen, als wären es Neufahrzeuge. Wir untersuchen auch, wie uns Automatisierung helfen kann, selbstlernende Systeme wirksam zu schützen, zu verifizieren und zu validieren.
Ein weiterer Schwerpunkt ist die Automatisierung von Entwicklungs- und Zertifizierungsprozessen für Software, also Werkzeuge und Verfahren zur Rationalisierung von Softwareentwicklung, -tests, -zertifizierung, -bereitstellung und -betrieb. Die häufige Bereitstellung vor Ort wird zum Normalfall. Dementsprechend müssen Entwicklungszyklen weniger Zeit, Geld und Spezialisten für die Produkteinführung beanspruchen. Wir bei Bosch Research untersuchen weiterhin, wie die Sicherheit dieser sich rasch verändernden cyber-physischen Systeme in automatisierter Weise gewährleistet werden kann. Dies könnte beispielsweise bedeuten, dass die zur Sicherheitszertifizierung erforderliche Dokumentation automatisch mit jedem Release aktualisiert wird, anstatt die Dokumente bei jeder Software-Änderung manuell neu schreiben zu müssen.
Ebenso erforschen wir neue Programmier- und Modellierungssprachen. Der Umgang mit heutigen Programmiersprachen ist häufig anspruchsvoll, Fehler können sich leicht einschleichen. Wir untersuchen stattdessen benutzerdefinierte, domänenspezifische Modellierungs- und Programmiersprachen (z. B. Blech), die die Softwareentwicklung schneller, sicherer und effizienter machen. Sie werden den Geschäftsbereichen von Bosch helfen, Zeit- und Kostenaufwand der Softwareentwicklung zu reduzieren und gleichzeitig die hohen Qualitäts- und Sicherheitsstandards von Bosch zu wahren.
Schneller, höher, weiter: innovatives Softwaredesign und die entscheidende Rolle von KI
Die Qualität von Programmiercode und die Geschwindigkeit seiner Erstellung sind ebenfalls wesentliche Bereiche unserer angewandten Forschung. Geeignete Softwareabstraktionen ermöglichen hardwareunabhängige Implementierungen, Code, der leichter zu verstehen und zu modifizieren ist, und bieten Entwicklern die Voraussetzungen, um sich auf die höheren Ebenen der Softwareentwicklung zu konzentrieren, anstatt sich mit Details der Implementierung zu befassen. Zudem beschleunigen Innovationen sowohl den Softwareentwicklungsprozess als auch deren Implementierung.
Doch die spannendste Entwicklung der letzten Jahre war sicher der Aufstieg der künstlichen Intelligenz. Sie hat das Potenzial, die Art und Weise, wie wir Geräten, Systemen und Diensten Verhalten und Intelligenz verleihen, völlig zu verändern. Mit KI müssen wir nicht mehr explizit programmieren, sondern können Systeme für bestimmte Aufgaben trainieren. Dies eröffnet völlig neue Möglichkeiten, um intelligentere, adaptivere Produkte schneller zu entwickeln und im Nachgang weiter anzupassen und zu verbessern. Kürzlich hat die Entwicklung in diesem Bereich Foundation-Modelle hervorgebracht, welche die Art und Weise der KI-Nutzung geradezu revolutionieren. Beispiele hierfür sind die Kombination von Domänenwissen mit generischen Foundation-Modellen, um Abfragesysteme für unsere eigenen Daten zu entwickeln. Wir nutzen diese Modelle auch in unserer Softwareentwicklung, um entscheidende Fragen anzugehen:
- Wie können wir qualitativ hochwertige Daten für das Training von KI-Systemen effizient sammeln, verwalten und aufbereiten?
- Wie können wir KI-Systeme mit begrenzten Datenvolumina trainieren, obwohl bislang große Datenmengen erforderlich sind?
- Wie können wir KI in der Hardware- und Softwareentwicklung einsetzen – auf zuverlässige, sichere, effektive und transparente Weise?
- Wie schaffen wir nachvollziehbare und transparente KI-Systeme in sicherheitskritischen Branchen wie etwa Automotive, Haushalt und Industrieverarbeitung?
Und nicht zuletzt schlägt Bosch Research die Brücke zwischen Wissenschaft und Anwendung: Wir publizieren in hochrangigen Gremien und bemühen uns fortgesetzt um Kooperationen mit Hochschulen, Verbänden und potenziellen Geschäftspartnern, die genau wie wir Anwendungen und Produkte für das Leben entwickeln.
