Quality Engineering News

Mit der technischen Spezifikation zum »Continuous Auditing Based Conformity Assessment for AI-enabled systems (CABCA)« (ETSI TS 104008) steht erstmals eine Spezifikation zur Verfügung, mit der regulatorische Anforderungen an KI-Systeme dauerhaft und automatisiert nachverfolgt werden können. Fraunhofer FOKUS hat im Konsortium maßgeblich an der Spezifikation mitgearbeitet und seine Kompetenzen im Bereich von Künstlicher Intelligenz (KI) in die Entwicklung eingebracht.

Quantencomputer versprechen einen fundamentalen Sprung in der Rechenleistung. Dafür nutzen sie die Eigenschaften der Quantenwelt, wie z. B. Superposition oder Verschränkungen, um bestimmte komplexe Probleme schneller zu lösen als klassiche Computer. Von der Optimierung großer logistischer Netze über die Entwicklung neuer Materialien bis hin zur sicheren Verschlüsselung könnten Quantencomputer künftig ganze Branchen transformieren. Hier setzt das Projekt das Projekt FullStaQD an.

Zwei neue Bücher von Mitarbeitenden rücken aktuelle Herausforderungen beim Einsatz von KI sowie bei der Krisenvorsorge in den Mittelpunkt und bieten praxisnahe Einblicke in zukunftsweisende Technologien und Strategien.

Die Digitalisierung hat dazu beigetragen, dass kommunale Systeme immer intelligenter und vernetzter werden. Mit der Entwicklung hin zur Smart City entstehen jedoch auch neue Herausforderungen bei der Cybersicherheit. Fraunhofer-Forscher Philipp Lämmel hat an einem Impulspapier zur Cybersicherheit in Kommunen mitgearbeitet und erklärt im Interview, worauf es dabei ankommt.

Die Digitalisierung hat dazu beigetragen, dass kommunale Systeme immer intelligenter und vernetzter werden. Mit der Entwicklung hin zur Smart City entstehen jedoch auch neue Herausforderung bei der Cybersicherheit. Im Impulspapier des DIN/DKE Smart City Standards Forums wurden zentrale Herausforderungen und Risiken für die Cybersicherheit in Kommunen erörtert.

Mit der neuen DIN SPEC 91520:2025-09 steht erstmals ein Leitfaden für eine Schnittstelle für Quantencomputing zur Verfügung. Fraunhofer FOKUS war für die Projektleitung verantwortlich, hat die Beiträge des Arbeitskreises koordiniert und gemeinsam mit den Partnern die Spezifikation ausgearbeitet.

Das von Fraunhofer FOKUS geleitete Projekt »IML4E« (Industrial Machine Learning for Enterprises) wurde mit dem »ITEA Award of Excellence 2025« ausgezeichnet. Diese Ehrung würdigt herausragende Leistungen in der angewandten Forschung und Entwicklung innerhalb des internationalen ITEA-Programms.

Fraunhofer FOKUS wurde als offizieller »Quantenort« im Rahmen der Initiative »Quantum 2025 – 100 Jahre sind erst der Anfang…« ausgezeichnet. Mit dieser Ehrung wird die herausragende Arbeit des Teams gewürdigt, das die Programmiersprache »Qrisp« entwickelt hat.

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.

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.

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.