Prof. Dr.-Ing. habil.

Trapp, Mario

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  • Publication
    Wertschöpfung durch Software in Deutschland
    (Fraunhofer-Gesellschaft, 2021)
    Aichroth, Patrick
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    Bös, Joachim
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    Sladeczek, Christoph
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    Bodden, Eric
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    Liggesmeyer, Peter
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    Trapp, Mario
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    Falk Howar
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    Otto, Boris
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    Rehof, Jakob
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    Spiekermann, Markus
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    Arzt, Steven
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    Steffen, Barbara
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    Nouak, Alexander
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    Köhler, Henning
    Informationstechnologie und insbesondere Software ist ein wachsender Sektor in jeder entwickelten Gesellschaft. Softwarebasierte Produkte und Dienstleistungen sind die »digitale Infrastruktur« des 21. Jahrhunderts: Digitale Unternehmen, datenzentrierte Geschäftsmodelle und Dienstleistungen, maschinelles Lernen, Industrie 4.0, autonomes Fahren all diese Trends basieren auf leistungsfähigen Kommunikationsnetzwerken, modernen Rechenplattformen und Software- Stacks inklusive Basisdiensten, die derzeit von den sogenannten »Big Five« aus den USA dominiert werden: Google, Amazon, Microsoft, und in geringerem Maße, Apple und Facebook. Ein gesunder und wachsender IKT-Sektor ist die Basis für zukünftigen Wohlstand. Europa und auch Deutschland fallen hier in Bezug auf Innovation und Wachstum hinter die USA und Asien (China, Taiwan, Japan) zurück: Die 100 erfolgreichsten Softwareunternehmen stammen zu 90 Prozent aus den USA. Europa und der Rest der Welt importieren Leistungen dieser Unternehmen für den Betrieb der eigenen Infrastruktur. China dagegen baut mit Firmen wie Alibaba, Tencent und Baidu bereits ein eigenes unabhängiges Ökosystem auf, das digitale Infrastruktur (Online Handel, Cloud-Rechenplattformen, Soziales Internet, etc.) für die chinesische Gesellschaft und Wirtschaft bereitstellt. Insgesamt erzielen einige asiatische Länder Wachstumsraten ihrer IKT-Sektoren, die deutlich über dem Wachstum in Europa liegen. Bei der bereits erreichten und insbesondere bei der angestrebten Digitalisierung unserer Gesellschaft stellen diese beiden Sachverhalte strategische Risiken für unseren Wohlstand und unsere Unabhängigkeit dar. Bundeskanzlerin Angela Merkel kommentierte dies auf dem Digitalgipfel 2019 in Dortmund mit: »Europa muss das auch alles können! «Die skizzierte Lage ist in Zahlen und Analysen gut dokumentiert und allgemein akzeptiert. Die entscheidende Frage ist heute, wie und wo gehandelt werden kann und muss, um in Europa beziehungsweise in Deutschland die notwendige Stärkung und Unabhängigkeit des eigenen Software-Sektors zu erreichen. Dieser Bericht beleuchtet den Zustand des europäischen und deutschen Software-Ökosystems, analysiert potenzielle Risiken und Bedrohungen, insbesondere durch fehlende europäische Kompetenzen im Bereich Software- und Basisdienste. Zwar wird darauf Bezug genommen, wie die Ökosysteme in den USA und in China entstanden sind und wie sie gedeihen, eine erneute Gegenüberstellung von deutscher und US-amerikanischer oder chinesischer Softwareindustrie ist jedoch nicht Gegenstand des vorliegenden Papiers. Vielmehr ist es das Ziel, pragmatisch umsetzbare Handlungsempfehlungen für die Bundesregierung zur Erhöhung der softwarebasierten Wertschöpfung in Deutschland vorzustellen, die mit den bestehenden Stärken und mit der bestehenden Struktur der Wertschöpfung in Deutschland kongruent sind.
  • Publication
    Digitale Dörfer. Wie Digitale Ökosysteme strukturiert sind und was sie leisten
    ( 2019)
    Trapp, Mario
    ;
    Hess, Steffen
    Im Projekt ""Digitale Dörfer"" zeigt das Fraunhofer-Institut für Experimentelles Software Engineering IESE, wie sich durch die Digitalisierung neue Chancen für ländliche Regionen auftun. Das Projekt ist im Sommer 2015 mit dem Ziel gestartet, die Herausforderungen des heutigen Lebens in ländlichen Regionen in Bezug auf die Digitalisierung zu untersuchen. Seit diesem Zeitpunkt entstehen Konzepte und Lösungen, die die Chancen einer ganzheitlichen Betrachtungsweise des Themas der Digitalisierung im Sinne eines Digitalen Ökosystems aufzeigen. Das vom Ministerium des Innern und für Sport Rheinland-Pfalz, dem Fraunhofer IESE und der Entwicklungsagentur Rheinland-Pfalz geförderte Projekt gilt dabei als Vorreiter für viele andere Initiativen, die seitdem in Deutschland entstanden sind. Gemeinsam wollen sie digitale Dienste auch im ländlichen Raum erproben und nachhaltig anwendbar machen.
  • Publication
    Towards Dynamic Safety Management for Autonomous Systems
    ( 2019)
    Trapp, Mario
    ;
    Weiß, Gereon
    Safety assurance of autonomous systems is one of the current key challenges of safety engineering. Given the specific characteristics of autonomous systems, we need to deal with many uncertainties making it difficult or even impossible to predict the system's behaviour in all potential operational situations. Simply using established static safety approaches would result in very strict worst-case assumptions making the development of autonomous systems at reasonable costs impossible. This paper therefore introduces the idea of dynamic safety management. Using dynamic safety management enables a system to assess its safety and to self-optimize its performance at runtime. Considering the current risk related to the actual context at runtime instead of being bound to strict worst-case assumptions provides the essential basis for the development of safe and yet cost-efficient autonomous systems.
  • Publication
    Towards integrating undependable self-adaptive systems in safety-critical environments
    ( 2018)
    Weiß, Gereon
    ;
    Schleiß, Philipp
    ;
    Schneider, Daniel
    ;
    Trapp, Mario
    Modern cyber-physical systems (CPS) integrate more and more powerful computing power to master novel applications and adapt to changing situations. A striking example is the recent progression in the automotive market towards autonomous driving. Powerful artificial intelligent algorithms must be executed on high performant parallelized platforms. However, this cannot be employed in a safe way, as the platforms stemming from the consumer electronics (CE) world still lack required dependability and safety mechanisms. In this paper, we present a concept to integrate undependable self-adaptive subsystems into safety-critical environments. For this, we introduce self-adaptation envelopes which manage undependable system parts and integrate within a dependable system. We evaluate our approach by a comprehensive case study of autonomous driving. Thereby, we show that the potential failures of the AUTOSAR Adaptive platform as exemplary undependable system can be handled by our concept. In overall, we outline a way of integrating inherently undependable adaptive systems into safety-critical CPS.
  • Publication
    Towards safety-awareness and dynamic safety management
    ( 2018)
    Trapp, Mario
    ;
    Weiß, Gereon
    ;
    Schneider, Daniel
    Future safety-critical systems will be highly automated or even autonomous and they will dynamically cooperate with other systems as part of a comprehensive ecosystem. This together with increasing utilization of artificial intelligence introduces uncertainties on different levels, which detriment the application of established safety engineering methods and standards. These uncertainties might be tackled by making systems safety-aware and enabling them to manage themselves accordingly. This paper introduces a corresponding conceptual dynamic safety management framework incorporating monitoring facilities and runtime safety-models to create safety-awareness. Based on this, planning and execution of safe system optimizations can be carried out by means of self-adaptation. We illustrate our approach by applying it for the dynamic safety assurance of a single car.
  • Publication
    Component-based modeling and verification of dynamic adaptation in safety-critical embedded systems
    ( 2010)
    Adler, Rasmus
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    Schäfer, Ina
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    Trapp, Mario
    ;
    Poetzsch-Heffter, Arnd
    Adaptation is increasingly used in the development of safety-critical embedded systems, in particular to reduce hardware needs and to increase availability. However, composing a system from many reconfigurable components can lead to a huge number of possible system configurations, inducing a complexity that cannot be handled during system design. To overcome this problem, we propose a new component-based modeling and verification method for adaptive embedded systems. The component-based modeling approach facilitates abstracting a composition of components to a hierarchical component. In the hierarchical component, the number of possible configurations of the composition is reduced to a small number of hierarchical configurations. Only these hierarchical configurations have to be considered when the hierarchical component is used in further compositions such that design complexity is reduced at each hierarchical level. In order to ensure well-definedness of components, we provide a model of computation enabling the formal verification of critical requirements of the adaptation behavior.
  • Publication
    Efficient safety analysis of automotive software systems
    ( 2009)
    Trapp, Mario
    ;
    Kemmann, Sören
    ;
    Kalmar, Ralf
    ;
    Denger, Christian
    Software has rapidly gained importance as a driver for innovation in automobiles. Since many safety-related automotive systems make intensive use of software, the upcoming ISO 26262 poses several requirements addressing software development, including safety analyses for software. For software, however, safety analysis techniques are seldom applied in practice. It is unclear how to apply them and in many cases even their usefulness in general is questioned. This article illustrates why software safety analyses are indispensable, how they can be efficiently applied to complex systems, and how they relate to existing software quality assurance techniques and system safety analyses.