Software of Borg: een grote bedreiging voor een ruimteschip?

Software of Borg: een grote bedreiging voor een ruimteschip?

Uw schip voert een onverwachte botsing uit - hoe betrouwbaar is de software om ermee om te gaan?

Het artikel was voorbereid op de materialen van Icarus Interstellar-specialist Donna A. Dulo, een vooraanstaand wiskundige, softwarewetenschapper, systeemingenieur van het Amerikaanse ministerie van Defensie. Lees meer over Icarus Interstellar in het Discovery News-artikel.

Wanneer je ruimteschip de melkweg met de snelheid van het licht galoppeert, vind je een nauwelijks zichtbare stijging van de sensoren aan boord. Hoe meer je de bron nadert, des te sterker het stroomt, elk van hen in een dichte formatie wordt in jouw richting gestuurd. Bij angst nemen jij en je team hun plek op het schip in en beseffen het ergste: je moet een grote armada van Borg-kubussen en hun sferen onder ogen zien.

Gelukkig was je in staat om het schip weg te leiden van een serieuze botsing, door te manoeuvreren door een kleine, nauwelijks waarneembare maas in de wet ontdekt tijdens de voorbereidende voorbereiding van het navigatieplan, en het schip blijft ongedeerd. Je moest een beetje afwijken van de koers, maar het schip is veilig en je bemanning is nu veilig.

Zodra je je route opnieuw begint te berekenen, ontdek je een ander signaal. De levensondersteunende systeemmodule van het schip is mislukt vanwege een softwarefout die is opgetreden tijdens een manoeuvre om botsingen te vermijden. De software heeft de levensondersteunende systemen van het team beschadigd en je begrijpt dat het schip de komende 24 uur geen lucht meer kan uittrekken voor ademhalen. Het back-upsysteem was hulpeloos en de hardwarecomponent van de back-up zelf maakt gebruik van dezelfde softwareprocedures. Reddingsapparaten geven 48 uur de tijd om adem te halen en mobiele eenheden aan boord worden voorzien van luchtkits die zijn ontworpen voor 8 uur ademhalen.

Je stuurt je beste computerwetenschappers en software-ingenieurs naar de machinekamer om een ​​probleem te diagnosticeren. Ze stellen u op de hoogte dat het minstens vier dagen duurt om het probleem op te lossen om fouten in honderden miljoenen coderegels die de levensondersteunende systemen van het schip besturen, te isoleren en te elimineren.

Uw situatie is nu bijzonder moeilijk. U vraagt ​​om een ​​rapport van niet-kritieke systemen en stuurt met spoed een team programmeurs. Nu wacht u, wetende dat het leven van alle aanwezige bemanningsleden nu in handen is van het softwareontwikkelingsteam.

Het hierboven beschreven scenario toont het essentiële karakter van software tijdens een lange schipreis. Een natuurlijke vraag rijst: wat is een grote vijand: een vloot van ruimteschurken of een zwakte in het softwaresysteem van de scheepssystemen?

Voor degenen die bekend zijn met de zeer complexe aard van het softwaresysteem, ligt het antwoord voor de hand; dit is de software die het meeste gevaar oplevert.

Software of Borg: een grote bedreiging voor een ruimteschip?

Reizen in interstellaire ruimtes vereist een zelfvoorzienend schip en bemanning, wat snelle beslissingen van de grootste technische problemen impliceert. De exponentiële complexiteit en kwetsbaarheid die inherent is aan de uiteindelijke software maakt het een van de zwakste schakels in de behoefte aan overleven op de lange termijn aan boord van een interstellair schip. Stel je een volledig operationeel ruimteschip voor, met honderden miljoenen coderegels en tientallen of zelfs honderdduizenden van hun variabelen en toestanden. Het diagnosticeren van een enkele fout in een regel code is bijna onmogelijk in een noodgeval, zelfs met de meest geavanceerde geautomatiseerde testprocedures. De spanning van de situatie in combinatie met de inherente moeilijkheden van de wiskundige logica en een enorme hoeveelheid code zal spanning scheppen in het werk van zelfs de beste teams van ingenieurs die momenteel werk verrichten.

Net als in de situatie met de Borg, waar je van tevoren alles hebt bedacht, noodplannen en geplande evacuatieroutes hebt gemaakt, is veiligheidsplanning voor de langetermijn-software van een ruimtevaartuig mogelijk. Deze planning moet echter plaatsvinden tijdens de ontwikkeling van het schip, evenals tijdens zijn interstellaire operaties. De sleutel tot het nieuwe ingenieursparadigma heet 'duurzaamheid' en dit kan heel goed van toepassing zijn op de ontwikkeling en ontwikkeling van software.

In de langdurige ruimtemissie zullen de mogelijke limieten van de software worden aangevochten, maar de mogelijkheid van falen zal voor niemand geschikt zijn.

De software en de bemanningsleden die de software gebruiken, moeten stabiel zijn om alle kritieke situaties in verband met het handhaven van de beveiliging het hoofd te bieden. Het concept van duurzaamheid als een discipline in de techniek ontstond halverwege de jaren 2000 als een manier om het falen in complexe systemen te verminderen, in het licht van gedegen technische inspanningen. De duurzaamheid van engineering, als een softwareconcept, is vastgelegd in hoe mensen omgaan met de complexiteit van een softwaresysteem om in korte tijd succesvol te zijn, zelfs in de moeilijkste situaties. Engineering veerkracht richt zich op het vermogen van het systeem om zich aan te passen aan een constant veranderende situatie en omstandigheden, zodat een positieve staat van controle over het systeem wordt gehandhaafd om falen te voorkomen. In combinatie met het vermogen van het systeem om zich aan te passen, zijn de capaciteiten van de menselijke factor in het systeem noodzakelijk voor een grotere aanpasbaarheid aan veranderende omstandigheden. De combinatie van mens-machine systemen brengt een nieuwe aanpak van beveiliging, biedt mensen de elementen om kennis te vergaren en te anticiperen op processen in het systeem, waardoor ze een proactief onderdeel kunnen worden van de beveiligingsoperatie van het systeem zelf.

Er zijn twee aspecten van software resiliency engineering: softwarematigheid door het solide proces van gerichte ontwikkeling van de beveiliging en de huidige realtime werking van software met een positieve menselijke respons bij cyclusoperaties. Het algemene programma werkt in overeenstemming met het concept dat beveiliging een kernwaarde is, samen met de constante verwachting van een mogelijke softwarefout.

Zo helpt een persoon, door veiligheidsaandacht te oriënteren, om de risicovergelijking in het ondersteuningssysteem voor maatregelen te veranderen, om de keten van cascade softwarefouten van causaliteit te doorbreken, terwijl tegelijkertijd de kwetsbaarheid van het systeem wordt verminderd. Het resultaat is een veiligere, meer levensvatbare en voorspelbare softwareprestatie, in samenwerking met gebruikers, die deelneemt aan de volledige omvang van softwareprocessen en -evolutie.

De stabiliteit van technische methoden blijft zich manifesteren en concentreert zich op de redundantie van logica-software, adaptieve interventiemethoden, intellectuele analyse, en vele andere technieken voor geluidstechniek. Onder technische structuren, lijkt een geluid dat wordt gerechtvaardigd door een human resource, en operationele managementprotocollen zijn ontworpen om zich te concentreren op het vermogen van de bemanning om zich aan te passen aan veranderende omstandigheden en zelfs de meest complexe software-noodgevallen te beperken. Door de koppelingen van veerkrachtige softwareontwikkelingsmethoden en de uitvoerbaarheid van technisch organisatorisch leiderschap en een team dat zich richt op het beheren van noodsoftware, heeft het complexe systeem het vermogen om een ​​catastrofale storing te overleven, wat een totale storing van de crew voorkomt.

In ons voorbeeld is het ondersteuningsysteem voor back-up life mislukt, omdat het dezelfde programmering was als het hoofdsysteem en dus in dezelfde situatie ook de back-up was mislukt. Een robuuster systeem gebruikt een ander programma uit het softwarepakket en een set algoritmen voor het back-upsysteem om hetzelfde werk te doen, waardoor het systeem stabieler wordt.

Een fouttolerant systeem, zoals software, is modulair en wiskundig aantoonbaar, waardoor er steeds meer haalbare manieren zijn voor aanpassing, refactoring en reparatie. Minder complexiteit en meer gestandaardiseerde software en algoritmische structuren zullen aanvullende garanties bieden voor het verbeteren van de stabiliteit.

Vervolgens treedt de mens als onderdeel van een duurzaam systeem het spel binnen. Na een mislukken van het levensondersteuningssysteem is de bemanning aan het werk, waardoor het systeem onmiddellijk wordt overgeschakeld naar back-upcomponenten, waarin een andere set softwareprocedures, inclusief een geheel andere set van wiskundige logica, stroomt.

Alle bemanningsleden zijn getraind in de nuances van de hardware en software van het schip, evenals de verantwoordelijkheden om alle soorten rekenfouten te begrijpen en hoe ermee om te gaan. Een aanzienlijke tijd later gaat het softwaresysteem van het engineeringsteam verder met het repareren van de storing in de logische keten van de primaire set softwareprocedures, omdat het back-upsysteem feilloos functioneert.

Software of Borg: een grote bedreiging voor een ruimteschip?

De reparatietaak is eenvoudiger, omdat de software modulair is, gemakkelijk hiërarchisch wordt ontbonden en zorgvuldig gedocumenteerd is in ontwerp, architectuur en ook in zijn wiskundig bewezen structuren. Het team wordt aangevuld met een aantal second-tier software-engineers die de noodzakelijke ontwikkeling hebben en de secundaire functies van de crew en het hooggekwalificeerde primaire softwareteam uitvoeren.

Het script was goed vooraf gerepeteerd, tijdens de training, en de speler van elk team is bekend met zijn functie: coder, verifier, wiskundige, tester en uitvoerder. In een systematisch georganiseerde engineering management activiteit, wordt een nieuwe set logica ontwikkeld en gecodeerd voor het hoofdsysteem. Binnen twee dagen wordt hij gecontroleerd en gaat hij uiteindelijk aan het werk. Na de uitvoering van het experiment met volledige medewerking van de bemanning, keerde het schip terug naar de oorspronkelijke volgorde van de strijd.

Door volharding toe te passen in softwareontwikkeling en real-time bediening van het ruimtevaartuig, kan de bemanning de overlevingskansen van het schip vergroten, zelfs in een tijd waarin zich ernstige softwareproblemen voordoen. Dankzij de ontwikkeling en toepassing van geavanceerde theorieën en methodologieën voor het ontwikkelen van software voor duurzaamheid, beschikt het schip over de gereedschappen en getrainde bemanning om veilig diepgaande softwareactiviteiten uit te voeren.

Methoden van duurzaamheid kunnen ook worden toegepast op andere vormen van technologie, evenals op operaties op schepen, waardoor een holistische veiligheidscultuur wordt gecreëerd die de algehele overleving van het schip zal verbeteren.

Aldus zal duurzaamheid het schip langlevend maken, bestemd om door een melkweg te gaan met eindeloze mogelijkheden voor huidige en toekomstige generaties. Zelfs als er geen kans is vóór de Borg. De missie van Icarus Interstellar is om de ontwikkeling van ruimtevaartonderzoek te bevorderen, zowel voor bemande als onbemande voertuigen. De software neemt een groot deel van deze toekomstige systemen in beslag, en de stabiliteit van de studie zal helpen om de ultieme doelen te bereiken, allereerst om naar de sterren te gaan en dan tussen hen te gaan, zoals in een interstellaire beschaving.

Opmerkingen (0)
Zoeken