Intelligente Systeme lernen Teamwork

Wenn sich Clouds und Roboter selbständig machen
Im EU-Projekt Ascens untersuchten Partner aus Wissenschaft und Wirtschaft neue Methoden zur Entwicklung von autonomen Systemen - Anhand von Fallstudien aus den Bereichen Robotik, Cloud Computing und Elektromobilität formulierten die Projektpartner neue Ansätze

(25.03.15) - Seit vier Jahren forschen 14 Partner aus sechs EU-Ländern gemeinsam im Ascens-Projekt. Ihr Ziel: Neue Verfahren, Sprachen und Tools zum Aufbau autonomer Systeme zu entwickeln. Dafür arbeiteten sie in drei verschiedenen Fallstudien zu Roboter-Schwärmen, E-Mobility Software und autonomen Cloud Computing-Plattformen. Unter der Leitung des Instituts für Informatik der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) erstellten die Projektteilnehmer einen pragmatischen und mathematisch-basierten Ansatz zur Entwicklung autonomer Systeme.

Selbständig agierende Roboter
Ausgangspunkt des Projekts war die zunehmende Zahl von Systemen, welche sich in einer für sie unbekannten Umgebung befinden. Das theoretische Szenario: selbständige Roboter, die in einem Katastrophengebiet Menschen retten. Dafür schließen sich mehrere Roboter zu sogenannten Ensembles zusammen. Sie tauschen untereinander Umgebungsinformationen wie die Lage eingestürzter Treppenhäuser aus und arbeiten für ihre Aufgabenerfüllung zusammen, indem sie beispielsweise andere über Hindernisse bei der Suche nach verletzten Menschen informieren. "Damit diese Roboter-Ensembles nicht anfangen Treppen neu aufzubauen, sondern ihren eigentlichen Auftrag priorisieren, entwickelten wir Methoden und Techniken für Konstruktionsprinzipien von autonomen Systemen", so Prof. Dr. Martin Wirsing, Vizepräsident der LMU und Projektleiter.

Den schnellsten Weg findet das Auto selber
Ähnlich wie bei den Roboter-Schwärmen untersuchte die Fallstudie zur Elektromobilität den Informationsaustausch: Unter dem Schlagwort Car-to-Car- und Car-to-X-Communication informieren sich Autos beispielsweise innerhalb einer größeren Stadt untereinander über gemeinsame Ziele wie Tankstellen oder Parkplätze. Ist zum Beispiel ein Parkdeck bei Ankunft eines Autos voll, sucht das System bereits vorab automatisch nach einer passenden Alternative. In dieser Fallstudie sind Fahrer, Fahrzeug und Infrastruktur-Entitäten wie Parkplätze oder Ladesäulen als autonome Komponenten definiert, die miteinander interagieren. Die in Ascens formulierten Methoden und Werkzeuge ermöglichen eine effektive Koordination der Fahrzeuge.

Dynamische Cloud-Plattformen
Spannend entwickelte sich die Studie zu dynamischen Cloud-Computing-Umgebungen. Hierfür arbeitete die LMU mit dem Berliner Unternehmen Zimory zusammen, das auf den Aufbau und die Orchestrierung von Cloud-Plattformen spezialisiert ist. Dabei dachten die Projektpartner aktuelle Cloud-Szenarien weiter: Was passiert, wenn ein Master-System, das die Cloud aufbaut und Ressourcen dafür bereitstellt, aufgrund eines Angriffs ausfällt? Welche Möglichkeiten gibt es in diesem Fall, die Cloud weiter aufrechtzuerhalten?

Einen Lösungsansatz bietet das Volunteer-Computing. Dahinter steht der Gedanke, dass sich verschiedene Nutzer zusammenschließen und ihre eigenen Ressourcen der Cloud zur Verfügung stellen. Dadurch entsteht eine Dynamik, die es einzelnen Nutzern erlaubt, sich jederzeit abzumelden oder hinzuzuschalten. Scheidet das Master-System aus, übernimmt ein anderer Teilnehmer automatisch diese Rolle. Solange mindestens ein Partner aktiv ist, bleibt die Cloud bestehen. Im Praxistest baute die LMU mit weiteren an Ascens beteiligten Universitäten eine Wissenschafts-Cloud basierend auf einer Management- und Orchestration-Plattform von Zimory auf. Durch das Zu- und Abschalten von Teilnehmern überprüften sie die Anforderungen wie Speicherkapazitäten oder Einhaltung von Service Level Agreements (SLAs) an solche dynamischen Cloud-Umgebungen.

Ascens endet offiziell am 31. März 2015. (Zimory: ra)

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