Innovative Software und KI: „Technik fürs Leben“
In unserer heutigen Welt ist Software das Herzstück von fast allem, was wir täglich nutzen. Sie ermöglicht es, uns zu vernetzen, Aufgaben zu automatisieren und leistungsfähige Geräte, Werkzeuge und Services zu schaffen, mit denen wir mehr erreichen können. Bei Bosch Research stellen wir uns den Herausforderungen, die mit der Entwicklung von Software und künstlicher Intelligenz (KI) Software einhergehen, und machen sie schneller, effizienter und besser als je zuvor.
Die Mission von Bosch lautet „Technik fürs Leben“ – Software und künstliche Intelligenz sind schon lange ein 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 den eigenen vier Wänden. Die rapide Entwicklung von Software und künstlicher Intelligenz spornt uns bei Bosch Research an, die Grenzen des Möglichen stetig zu erweitern.
Mit der zunehmenden Bedeutung von Software hat sich im Laufe der Jahre auch die Art und Weise verändert, wie sie konzipiert, entwickelt und aktualisiert wird. Vorbei sind die Zeiten statischer Embedded-Software, die nach dem Start der Produktion nicht mehr verändert wird. Heute wird vieles upgedatet, verbessert und auf verteilte Geräte ausgeliefert. Dank der Software-Updates werden Bedienfreundlichkeit und Funktionsumfang von Geräten im Laufe ihres Lebenszyklus optimiert.
Der Zeit voraus: adaptive Software und neue Programmiersprachen für die Entwicklung
Software, die sich ihrer Umgebung anpasst, interessiert uns bei Bosch Research besonders. Damit meinen wir Software, die intelligent ist und in Echtzeit auf äußere Veränderungen reagiert, beispielsweise auf wechselnde Wetterverhältnisse, unvorhergesehene Arbeitsbelastungen oder auch gewöhnliche Abnutzung und Verschleiß. Wir erforschen moderne regelungstechnische Ansätze mit Online-, Reinforcement- und föderiertem maschinellen Lernen, und machen sie für die Geschäftsbereiche von Bosch zugänglich.
Ein Anwendungsgebiet adaptiver Software ist beispielsweise die Steuerung von Funktionen teilautomatisierter Maschinen, etwa eines Baggers. Diese Art von Software kann dazu beitragen, Maschinen genauer zu machen und ihre Lebensdauer zu verlängern, indem sie sich der Welt um sie herum anpasst. Dazu gehören beispielsweise Fertigungstoleranzen, sowie physikalische oder mechanische Veränderungen der Maschine selbst, wie Verschleiß oder Korrosion. So kann über selbstlernende Software langfristig der akkurate Betrieb einer Maschine garantiert werden. In dem Zusammenhang untersuchen wir 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 automatisierten Unterstützung von Softwareentwicklung, Tests, Zertifizierungen, Bereitstellung und Betrieb. Die häufigen Updates von Software werden 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 Software in automatisierter Weise gewährleistet werden kann. Das bedeutet beispielsweise, 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 Entwicklung sind ebenfalls wesentliche Bestandteile unserer angewandten Forschung. Geeignete Softwareabstraktionen ermöglichen sowohl hardwareunabhängige Implementierungen als auch einen Code, der leichter zu verstehen und zu modifizieren ist. Zudem bieten sie Entwicklern die Voraussetzungen, um sich auf die gewünschte Anwendung zu konzentrieren, anstatt sich mit Details der unterliegenden Implementierung zu befassen. Zudem beschleunigen Innovation im Softwareentwicklungsprozess die Implementierung und die Entwicklung an sich.
Doch die spannendste Entwicklung der letzten Jahre war sicher der Aufstieg der KI. 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 Models hervorgebracht, welche die Art und Weise der KI-Nutzung geradezu revolutionieren. Beispiele hierfür sind die Kombination von Domänenwissen mit generischen Foundation Models, 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 Industrie?
Mit all dem schlägt Bosch Research die Brücke zwischen Wissenschaft und Praxis: Wir stellen unsere Forschung auf hochrangigen Konferenzen vor und sind bestrebt, Kooperationen mit Hochschulen, Verbänden und potenziellen Geschäftspartnern einzugehen, die Teil unserer Mission sind, Anwendungen und Produkte fürs Leben zu entwickeln.
