PYRATE: Polymorphe Agenten als querschnittliche Softwaretechnologie

Kritische Infrastrukturen wie die Energieversorgung, medizinische Systeme oder die Verkehrssteuerung, die in modernen cyber-physischen Systemen (CPS) beschrieben werden, werden zwangsläufig immer komplexer. Traditionelle Methoden, durch Berechnungen, Modellbildungen und analytischen Verfahren im Vorfeld die Betriebssicherheit dieser komplexen Systeme sicherzustellen, müssen bei der steigenden Komplexität der Systeme an sich und der Vielzahl an nicht vorhersagbaren Eingaben von Außerhalb scheitern.

PYRATE entwickelt ein intelligentes, lernendes System zur Analyse von CPS. Dabei kommt ein System von Softwareagenten zum Einsatz, das sich nur anhand einer Beschreibung der vorhandenen Sensoren und Aktuatoren vollautomatisch an das CPS adaptiert, das in der Untersuchung durch einen sogenannten digitalen Zwilling repräsentiert wird. Die PYRATE-Softwaretechnologie entwickelt dabei eigenständig ein Modell des Systems; aus dieser Fähigkeit zur Adaption anhand der Schnittstellen rührt auch der Name der vielgestaltigen – polymorphen – Agenten. Diese Agenten koordinieren sich, um eine Schwachstelle zu finden, bei der die Teildomänen des Gesamtsystems zwar innerhalb nominaler Parameter arbeiten, das Gesamtsystem im Zusammenwirken der Domänen durch emergente Effekte aber destabilisiert wird.

Insbesondere sogenannte Angreifer, also Marktakteure, die „Schlupflöcher“ in Regularien nutzen, sind Ziel der Analysestrategie. PYRATE ermöglicht Experten, diese Schlupflöcher zu schließen, die bei traditioneller Betrachtung eines CPS nicht aufgefallen wären. Den Angreifern werden zudem KI-Verteidiger entgegen gestellt, die das System betriebssicher halten sollen. Sie erlenen ihre Strategie zur Aufrechterhaltung der Betriebssicherheit direkt von den Angreifern.