Quality Engineering News

Im Kultur-, Bildungs- und Medienbereich ist die redaktionelle Arbeit zur Erstellung von Inhalten oft mit aufwändiger manueller Recherche verbunden. Das Projekt »GenKI4Media« hat sich zum Ziel gesetzt, die Redaktionsarbeit mit generativen KI-Assistenten effektiv zu unterstützen.

Die Programmierung von Quantencomputern bringt neue Herausforderungen, z. B. bei der Implementierung von Algorithmen, für die Entwicklerinnen und Entwickler mit sich. Um den Erfahrungsaustausch zwischen den beteiligten Akteuren zu fördern, hat Fraunhofer FOKUS die Thinq Qrisp Community gegründet. Ab April 2025 wird sie exklusiv für Mitglieder zugänglich sein.

Maschinelles Lernen (ML) und Künstliche Intelligenz (KI) kommen zunehmend auch in kritischen Systemen zum Einsatz. Im Bericht TR 103910 beschreibt die ETSI ein transparentes und effektives Vorgehen zum Test von ML-basierten Systemen.

Die Integration von Künstlicher Intelligenz (KI) in die Software-Qualitätssicherung bietet ganz neue Möglichkeiten bei der Softwareentwicklung. Wie dieses Thema an Bedeutung gewinnt, zeigte sich den rund 100 Teilnehmerinnen und Teilnehmern am 26. November 2024 auf dem 11. ASQF Quality Day Berlin.

Über das Internet der Dinge sind ein Großteil unserer Geräte und Systeme, wie z. B. Telefone, Computer oder Server, miteinander vernetzt. Sie tauschen über sogenannte »Broker« und deren Kommunikationsprotokolle, bspw. MQTT, Nachrichten untereinander aus. Fraunhofer FOKUS hat ein neues Verfahren für Sicherheitstests im IoT entwickelt. Es besteht aus innovativen Methoden und Werkzeugen, mit denen Schwachstellen in Kommunikationsprotokollen effizient identifiziert und behoben werden können.

Industrielle Anwender müssen die Fähigkeiten von Quantencomputern und ihrer verfügbaren Rechenressourcen für unterschiedliche Anwendungen sorgfältig abwägen. Die DIN SPEC 91480 ermöglicht nun erstmals einen Vergleich verschiedener Quantencomputer mithilfe standardisierter Key Performance Indicators (KPIs).

Am 11. und 12. September fand der »6th International Workshop on Quantum Compilation (IWQC)« bei Fraunhofer FOKUS statt. Forschende aus dem Bereich Quantencomputing tauschten sich über neue Methoden und Techniken zur Optimierung von Programmen für Quantencomputer aus.

Mit Quantencomputern verbindet sich die Hoffnung, enorme Sprünge bei der Rechenleistung zu erzielen. Um Entwicklerinnen und Entwickler bei der Programmierung von Quantencomputern zu unterstützen, hat Fraunhofer FOKUS am 10. September die Thinq Qrisp Community gegründet. Auf der Veranstaltung trafen sich rund 45 Teilnehmerinnen und Teilnehmer aus Industrie und Forschung. Zusätzlich zu Workshops und Netzwerkmöglichkeiten wurde die Veranstaltung durch Keynotes von Michael Johanning (eleQtron GmbH) und Lukas Burgholzer (Technische Universität München) bereichert.

Roman Kraus und Martin Schneider aus dem Geschäftsbereich SQC sowie Hoang Lam Nguyen von der Humboldt-Universität zu Berlin haben auf dem International Workshop on Search-Based and Fuzz Testing (SBFT) den Distinguished Paper Award für ihre Arbeit zum Thema »Generator-based Fuzzing with Input Features« erhalten. Der Workshop fand im Rahmen der International Conference on Software Engineering (ICSE) vom 14.-15. April 2024 in Lissabon statt.

Am 1. April 2024 hat Nikolay Tcholtchev, Forschungsgruppenleiter für Urbane IKT und Quantencomputing, eine Professur an der Hochschule RheinMain übernommen. Schwerpunkt seiner Arbeit wird die Anwendung von Informations- und Kommunikationstechnologien im Bereich Smart City, Smart Country und Smart Region sein.

Das von Fraunhofer FOKUS entwickelte High-Level-Programmierframework Qrisp ist jetzt als Open Source Eclipse-Technologie verfügbar. Dadurch wird eine strukturierte, offene Entwicklung von Qrisp nach den Regeln der Eclipse-Foundation möglich. Mit dem Qrisp-Framework können Entwickler effiziente und skalierbare Quantenalgorithmen schreiben.

Mit der steigenden Nachfrage nach Quantencomputern wächst auch der Bedarf an leistungsfähigen und benutzerfreundlichen Werkzeugen für die Programmierung von Quantensystemen. Zu diesem Zweck haben Wissenschaftler des Geschäftsfelds Quality Engineering bei Fraunhofer FOKUS Qrisp entwickelt und veröffentlicht, ein High-Level-Programmier-Framework, das es Entwicklern leicht macht, effiziente und skalierbare Quantenalgorithmen zu schreiben.

Welche Chancen und Herausforderungen bringt der Übergang zur Smart City für die Stadt und ihre Bewohnerinnen und Bewohner? FOKUS Wissenschaftler waren gemeinsam mit weiteren Autorinnen und Autoren an einer Studie des Forschungsdienstes des Europäischen Parlaments beteiligt, welche sich mit dieser Frage auseinandersetzt, bestehende Anwendungsszenarien analysiert, und zukunftsweisende Lösungen für die Politik vorschlägt.

Das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) hat ein Konsortium aus deutschen Technologieunternehmen und Forschungseinrichtungen mit dem Aufbau einer ersten deutschen Quanten-Cloud für Industrieanwender beauftragt. Das Projekt läuft über drei Jahre und stellt ausgewählten Testanwendern einen Zugang zur Quanten-Cloud zur Verfügung, um auf der Plattform erste Lösungen für Industrieanwendungen zu entwickeln.

Als Gewinner der DIN Connect Challenge erhält das Quantum Business Network (QBN) gemeinsam mit Fraunhofer FOKUS (als Unterauftragnehmer) eine Förderung für die Standardisierung des Proposals »Benchmarking quantum computers with standardized KPIs« inklusive der damit verbundenen Begleitung des gesamten Prozesses durch DIN und DKE. Das QBN Global Business Network for Quantum Technologies wird gemeinsam mit Fraunhofer FOKUS und einem Konsortium aus Quantencomputing-Herstellern, Plattform- und Softwareanbietern sowie Anwendern aus der Industrie eine DIN SPEC entwickeln.

Das Eisenbahn-Bundesamt (EBA) hat den FOKUS-Wissenschaftler Dr. Nikolay Tcholtchev als Prüfsachverständigen für die digitale Leit- und Sicherungstechnik der Deutschen Bahn (DB) anerkannt, speziell für die Projekte DSTW (Digitales Stellwerk) und bbIP (Bahnbetriebliches IP-Netz). Mit der Anerkennung können nun Zulassungsprüfungen für Signal-, Telekommunikations- und Elektrotechnische (STE)-Anlagen der DB durchgeführt werden.

Der Wohlstand und die Wettbewerbsfähigkeit Europas basieren zum großen Teil auf Technologien wie Informations- und Kommunikationstechnologien, Künstlicher Intelligenz oder dem Einsatz neuer bzw. verbesserter Materialien wie Polymeren, Metallen oder Legierungen. Oftmals ist Europa in diesen Bereichen jedoch von nicht-europäischen Ländern abhängig. In der jetzt veröffentlichten Studie »Key enabling technologies for Europe´s technological sovereignty« wurden im Auftrag des Europäischen Parlaments sowohl Schlüsseltechnologien als auch Schlüsselelemente für die technologische Souveränität Europas definiert und analysiert. Wissenschaftler von Fraunhofer FOKUS haben an der Studie mitgearbeitet.

Die Entwicklung von Quantenalgorithmen, die potenziell einen exponentiellen Geschwindigkeitsvorteil gegenüber klassischen Algorithmen besitzen, stößt in Wirtschaft und Wissenschaft auf ein breites Interesse. Bisher fehlt jedoch die Möglichkeit diese Algorithmen in einer barrierefreien und nutzerfreundlichen Quantenprogrammierung, wie sie aus der klassischen Informatik bekannt ist, umzusetzen. Im Projekt »Qompiler – Standardisierter Quanten Software Stack« entsteht daher ein Software-Stack mit einer höheren Quantenprogrammiersprache. Fraunhofer FOKUS übernimmt die Gesamtkoordination des Projektes und ist verantwortlich für die Entwicklung der Programmiersprache.

Das Rechnen mit Gleitkommazahlen ist aus der heutigen Informationsverarbeitung nicht mehr wegzudenken. Die gatter-basierte Programmierung solcher Rechenoperationen auf klassischen und insbesondere auf Quantencomputern stellt jedoch eine komplexe Aufgabe dar. Mit der nun entwickelten Methode ist es FOKUS-Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern gelungen, eine 900 Prozent schnellere Berechnungsmethode für Gleitkommazahlen auf Quantencomputern zu entwickeln. Dieser Zeitvorteil bezieht sich auf einen Vergleich mit der etablierten Carry-Ripple-Arithmetik.

Quantencomputing gilt als vielsprechender Ansatz, um die Entwicklung von neuen Diensten und Anwendungen voranzutreiben. Die Technologie könnte z. B. dabei helfen, Verschlüsselungen zu knacken, Verkehrsprognosen zu optimieren oder neue Materialien zu entwickeln. Wesentlich für solche Anwendungen sind Quantenalgorithmen, die die Lösungssuche unterstützen. Jedoch ist Quantencomputing bisher stark von der Physik dominiert. Jetzt wagen FOKUS-Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler einen Blick auf die Entwicklung solcher Algorithmen aus Sicht der Informatik im Paper »Computer Scientist’s and Programmers’s View on Quantum Algorithms: Mapping Functions’APIs and Inputs to Oracles«.

Smart Cities – also Städte, die mit Hilfe von Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) effizienter, technologisch fortschrittlicher und grüner werden – haben sich als Möglichkeit herauskristallisiert, die drängendsten urbanen Herausforderungen zu lösen und so eine nachhaltige Stadtentwicklung zu ermöglichen. Mit der Studie »Ein Überblick urbaner Datenplattformen – Eine Evaluierung nach Designprinzipien der DIN SPEC 91357« legen Wissenschaftler von Fraunhofer FOKUS nun einen Überblick über urbane Datenplattformen für Smart Cities vor.

Am 1. Juni 2021 startete das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) geförderte Projekt »ResKriVer – Kommunikations- und Informationsplattform für resiliente, krisenrelevante Versorgungsnetze«. Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer digitalen Plattform, die die Resilienz von Versorgungsnetzen mit krisen-relevanten Gütern und Ressourcen im Krisen- und Katastrophenfall stärken soll. Darüber hinaus soll die Plattform die Kommunikation mit der Bevölkerung und zwischen Krisenstäben verbessern.

Martin Schneider, Gruppenleiter Testen im Geschäftsbereich SQC, wurde auf dem diesjährigen »A4Q World Congress« als Top Speaker ausgezeichnet. In seinem Vortrag zum Thema »Herausforderungen beim Einsatz von KI in sicherheitskritischen Produkten« ging es um Einsatz, Absicherung und Zertifizierung von Künstlicher Intelligenz (KI). Zu diesem Thema ist in der aktuellen Ausgabe Nr. 58 vom »SQ-Magazin – Das Fachmagazin für Software-Qualität«, ein Beitrag erschienen.

Mit dem zweiten Teil der DIN SPEC 91410 setzt Fraunhofer FOKUS seine Arbeit an der Spezifikation zur Energieflexibilität fort. Im ersten Teil wurden Anforderungen an die freiwillige Teilnahme von Anbietern an einer Flexibilitätsplattform erfasst. Im nun erschienen zweiten Teil sind Anforderungen an eine Methode zur Identifizierung und Bewertung zeitlicher energetischer Flexibilität von Energieumwandlungsanlagen in Gebäuden und Quartieren festgelegt.

Seit Ende 2016 arbeiteten 70 Partner aus Wirtschaft, Forschung und Zivilgesellschaft im SINTEG-Projekt »WindNODE – Das Schaufenster für intelligente Energie aus dem Nordosten Deutschlands« des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie zusammen. Vor dem offiziellen Ende des Projektes am 31. März 2021 fand bereits am 16. März eine virtuelle Abschlussveranstaltung statt. Fraunhofer FOKUS hat im Projekt an einem Marktplatz für Energiedaten gearbeitet.

Das PlanQK-Projekt (Plattform und Ökosystem für Quantenunterstützte Künstliche Intelligenz) stellt seine bisherigen Fortschritte auf einer virtuellen Messe vor.

Wie können Städte und kommunale Betriebe urbane Daten effizient, transparent und rentabel einsetzen? Mit dem »Daten-Kompetenzzentrum für Städte und Regionen (DKSR)« wird Anfang des Jahres ein Projekt der Fraunhofer-Morgenstadt-Initiative zur Ausgründung begleitet. Das DKSR unterstützt Kommunen mit einem Open-Source-Ansatz dabei, kommunale Daten aufzufinden, strukturiert abzurufen und sicher zu teilen.

Das DIN (Deutsche Institut für Normung e. V.) hat am 30. November 2020 auf dem Digital Gipfel der Bundesregierung die Normungsroadmap »Künstliche Intelligenz (KI)« vorgestellt. Damit wurde eines der zwölf Handlungsziele der KI-Strategie der Bundesregierung von 2018 umgesetzt. Fraunhofer FOKUS war im Anwendungsfeld »Mobilität und Logistik« sowie bei den Themen »Qualität, Konformitätsbewertung, Zertifizierung« und »IT-Sicherheit bei KI-Systemen« an der Erstellung der Roadmap beteiligt.

Das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderte SHIELD-Projekt hat heute einen gleichsam konzeptionellen wie technischen Meilenstein erreicht. Fraunhofer FOKUS ist als Konsortialpartner am SHIELD-Kernkonsortium beteiligt. Mit dem »SHIELD-Manifest« wurden heute zehn Gebote als Leitprinzip für ein offenes Ökosystem für digitale Identitäten veröffentlicht.

Die FOKUS-Wissenschaftlerin Silke Cuno und der FOKUS-Wissenschaftler Dr. Nikolay Tcholtchev waren beim Online-Kongress »Digitale Städte – Digitale Regionen« vertreten, der am 23. September von der Hessischen Landesregierung ausgerichtet wurde. Dabei stellte das Duo einem breit gefächerten Publikum von über 400 Teilnehmenden unter anderem die Arbeit von Fraunhofer FOKUS im Forschungsfeld der intelligent vernetzten Städte vor. Auf dem Kongress tauschten sich Vertreterinnen und Vertreter aus Politik, Wirtschaft und Wissenschaft über die neuesten Entwicklungen im Bereich der Smart Cities und Regionen aus.