Betriebssystem ohne Fehler
Seit Jahren versuchen Informatiker, Methoden für fehlerfreie Computer und Software zu entwickeln. Für den PC auf dem Schreibtisch wären ihre Methoden zwar zu teuer. Forscher tüfteln dennoch an vielversprechenden Lösungen.Computer-Veteranen erinnern sich noch an den berüchtigten "Blue Screen of Death", den beeindruckenden Totalabsturz von Windows. Auch wenn die Aussetzer mittlerweile die Farbe gewechselt haben, läuft bei Computern immer noch nicht alles rund, bei Handys, PDAs und artverwandten Geräten sieht es noch schlechter aus.
Dabei stehen selbstreparierende und immerzu verfügbare Computer und Software angeblich bereits seit vielen Jahren auf der Agenda der Hersteller. Alles leere Versprechungen, rechnet Informatiker Thomas In der Rieden von der Universität des Saarlandes vor: "Es gibt so viele verschiedene Komponenten, die in einem Personalcomputer zusammenspielen müssen, da ist schon rein statistisch Fehlerfreiheit eine Illusion."
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Das heißt jedoch nicht, dass gegen fehlerhafte Digitaltechnik kein Kraut gewachsen wäre. Thomas In der Rieden ist am Projekt Verisoft beteiligt, das vom Bundesforschungsministerium finanziert wird und das er am Donnerstag im Future Parc auf der Cebit (Halle 9) präsentiert.
Im Projekt arbeiten In der Rieden und seine Kollegen an einer Technologie, die sozusagen den formalen Beweis erbringen kann, dass ein Betriebssystem keine Fehler mehr enthält. Nutzer von Windows, Mac OS oder Linux werden vermutlich noch sehr lange auf diese Segnungen warten, die Forschung richtet sich auf die vielen kleinen, im Alltag unsichtbaren Computersysteme, in denen ebenfalls ein Betriebssystem werkelt. Dazu gehören die zahlreichen autarken Geräte innerhalb eines Autos, etwa die Steuerung von ABS und Airbag oder für die Einspritzanlage. Verisoft will die gewonnenen Erkenntnisse unter anderem auf ein Notrufsystem anwenden, das nach einem Unfall die Rettungsstelle alarmiert.
Der Beweis, dass das auch klappt, wird dabei computergestützt geführt, um menschliches Versagen der testenden Wissenschaftler nach Möglichkeit auszuschließen. Der Mensch und sein für Computer immer unergründliches Wollen spielt in der Tat eine maßgebliche Rolle bei den Gründen für das Fehlverhalten von Computern. "Was korrektes Verhalten eigentlich ist, kann man nicht immer eindeutig definieren", sagt Thomas In der Rieden. "Pflichtenhefte, in denen die Aufgaben eines Systems festgelegt werden, sind in natürlicher Sprache verfasst, wenn man das interpretiert, entstehen natürlich auch Fehler." Eine Überprüfung des Programmcodes mit mathematischen Methoden, wie sie Verisoft verwendet, kann zumindest sicherstellen, dass die definierten Anforderungen fehlerfrei erfüllt werden.
Windows ohne Fehler nicht vorstellbar
Bei Windows und anderen Betriebssystemen läuft dieser Ansatz ins Leere, weil das Universum definierter Anforderungen zu groß ist und auch der größte Softwarehersteller nicht alle anderen Lieferanten von Programmen und Hardware zu Tests verpflichten kann. In einem Microsoft-Grundlagenpapier zu Windows XP und Office heißt es resigniert: "Wird es je den Tag geben, an dem die Bürocomputer problemlos funktionieren, Tag für Tag? Wahrscheinlich nicht."
Wie andere Hersteller auch führt Microsoft gern die Komplexität seiner Produkte ins Feld, wenn es darum geht, die Fehler zu rechtfertigen. Diese Komplexität wird nach Ansicht des Konzerns immer zu Fehlern führen.
Unter Informatikern gibt es dazu aber durchaus auch andere Auffassungen: Holger Giese, Softwaretechniker an der Uni Paderborn, glaubt, dass die Systeme noch komplexer werden müssten. "Digitale Schaltungen sind nur auf ihre Funktion hin ausgerichtet, alles was mit Selbstheilung oder Fehlertoleranz zu tun hat, wird nicht mitentwickelt." Giese vermutet allerdings, dass es sehr teuer wäre, Hardware zu entwerfen, die sich selbst reparieren kann.
"Don't know", sagt das Programm
Bei der Software hingegen sieht der Informatiker vielversprechende Ansätze. Dazu gehört auch die Arbeit von Andreas Podelski, Lehrstuhlinhaber für Softwaretechnik an der Uni Freiburg. Er hat ein Werkzeug entwickelt, das andere Programme auf ihre Fehlerfreiheit testet und das auch von Verisoft eingesetzt wird. Es kann in sehr vielen Fällen eine eindeutige Antwort auf die Frage nach der Fehlerfreiheit geben, allerdings nicht in jeder Situation. "In manchen Fällen wird unser Programm eine ,Don't know‘-Antwort geben", sagt Podelski. "Es weiß also nicht, ob das geprüfte Programm sich korrekt verhält oder nicht. Das passiert aber sehr selten. In 99,9 Prozent aller Fälle liefert es entweder einen mathematischen Beweis für den korrekten Programmablauf oder zeigt mithilfe eines Gegenbeispiels, wo das geprüfte Programm im tatsächlichen Betrieb einfrieren würde."
Steht der perfekte, fehlerfreie Computer also kurz bevor? Vermutlich nicht, denn dass alle auf einem Computer laufenden Programme samt Hardware ohne Makel sind, ist extrem unwahrscheinlich. Noch ein Faktor spricht dagegen. Selbst wenn in den letzten Jahren das Qualitätsbewusstsein der Käufer deutlich gestiegen ist, fehlt nach wie vor der Druck auf die Hersteller, um wirklich fehlerfreie Software zu produzieren. Viel stärker ist der Konkurrenzdruck, der die Hersteller dazu anhält, schnell neue Versionen auf den Markt zu bringen - und es unmöglich macht, alle Funktionen hinreichend, umfassend und über längere Zeit zu testen.
Bleibt nur noch die Frage, ob sich Podelskis Programm selbst auf Fehlerfreiheit überprüft hat. "Ich glaube, wir haben das noch nicht ausprobiert. Der Grund ist, dass unser System aktuell nur Programme einer ganz bestimmten Computersprache analysieren kann. Wir haben es selbst jedoch größtenteils in einer anderen Sprache geschrieben. Prinzipiell könnte es sich aber selbst analysieren."
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Aus der FTD vom 15.03.2007
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