Softwarefehler bergen Gefahren und kosten viel Geld. Um sie zu beheben, setzt der Stuttgarter Informatiker Michael Pradel auf KI-automatisierte Werkzeuge. Die Technologien hierfür hat er mit seinem Team bereits im Rahmen des ERC Starting Grant-Projekts „LearnBugs“ entwickelt. Die ersten Schritte auf dem Weg in den Markt fördert der Europäische Forschungsrat (European Research Council, ERC) nun mit einem Proof of Concept Grant.
„Wir alle interagieren tagtäglich mit komplexen Softwaresystemen. Egal ob in der Kommunikation, beim Einkaufen oder bei Bankgeschäften, im Straßenverkehr oder in der Gesundheitsversorgung: Unzuverlässige, ineffiziente und unsichere Software vergeudet kostbare Zeit und kann schwerwiegende Schäden bei Millionen von Menschen anrichten“, sagt Prof. Michael Pradel, Geschäftsführender Direktor des Instituts für Software Engineering (ISTE) der Universität Stuttgart. Um Fehler im Programmcode, so genannte Bugs, künftig besser identifizieren und reparieren zu können, setzt Pradel neue Werkzeuge ein. Sie basieren auf künstlicher Intelligenz und tiefem Lernen.
Zum Aufspüren von Softwarefehlern setzen Entwickler:innen bisher von Menschen geschriebene Prüfsoftware ein, welche nur bereits bekannte Fehler findet. Pradel und sein Team entwickeln in ihrem Projekt „Learning to Find Software Bugs“ künstliche Intelligenzen, die Abhilfe schaffen. Sie sind in der Lage, fehlerhafte Stellen im Programm automatisch zu finden und zu reparieren. Und sie lernen aus gefundenen Fehlern. Das bedeutet, den Entwicklungsprozess nachzuvollziehen und zu prognostizieren, wo in Zukunft neue Fehler auftauchen, oder zielgerichtet Vorschläge zur Reparatur und Vervollständigung eines Programmcodes machen. „Diese Technologien sind besonders leistungsfähig – vor allem mit Blick auf Fehler, die herkömmliche Softwarewerkzeuge übersehen“, erläutert Pradel.
Gesellschaft besser geschützt
Ziel ist es, die im Rahmen von „LearnBugs“ entstandenen und erprobten Forschungsprototypen für den Einsatz in der Softwareindustrie weiterzuentwickeln. Stellt man die Software einem breiten Kreis von Anwender*innen zur Verfügung ist die zukünftige Vermarktung vorbereitet. „Wir wollen die Softwareentwickler*innen bei ihrer täglichen Arbeit unterstützen“, sagt Pradel.
Der erfolgreiche Transfer in die Praxis hängt von der Qualität der zugrundeliegenden Techniken ab. „BugGPT“ geht zum einen der Frage nach, an welchen Stellen im Code und auf welche Weise Fehlerbehebungen gemanagt werden sollen. Zum anderen sollen die Marktpotenziale und die praktische Umsetzung sowie mögliche Geschäftsmodelle analysiert werden.
„Das Projekt hat das Potenzial, die Softwarebranche erheblich zu beeinflussen“, sagt Pradel. „Wenn wir Erfolg haben, können unsere neuen Werkzeuge die Gesellschaft besser vor schwerwiegenden Softwarefehlern schützen, die zu Abstürzen, Sicherheitslücken und Datenverlusten führen, und gleichzeitig die Kosten der Softwareentwicklung senken.“
Neben seinem Amt als Geschäftsführender Direktor des Instituts für Software Engineering (ISTE) leitet der studierte Informatiker und Ingenieur an der Universität Stuttgart das Software Lab und hat den Lehrstuhl für Programmiersprachen am ISTE inne. Pradel ist mit einem ERC Starting Grant ausgezeichnet.
