„Eingebettete" Software steuert unsichtbar unser Leben
Computerprogramma: Europa soll bei „embedded systems" führend bleiben – Software macht Eigenschaften des Endproduktes aus
Von Fritz Jörn
Sie kommt vor in Handys und Videorecordern, Autos und Maschinen: eingebettete Software. Sie ist unsichtbar, entscheidet aber über die Qualität des Endproduktes. Die Weiterentwicklung will ein Programm vorantreiben.
Software kennt jeder. Da gibt es Betriebssysteme, die immer größer werden – Windows, ein wenig Macintosh und Linux bzw. Unix. Es gibt Anwendungsprogramme, oft nur mühsam auf eine CD passend. Und vielleicht Java, das man aber nicht zu sehen bekommt, denn das ist meist ein Plug-in. Software kann propriertär sein oder offen, ein De-facto-Standard wie Word, oder spezieller Natur, sogar böswillig wie ein Virus. Rechner stürzen gelegentlich ab. Dann bootet man sie wieder.
Dies ist die Software-Szene, wie sie bekannt ist. Die weiten Welten „eingebetteter" Software („embedded software" oder „embedded systems") bleiben jedoch verborgen, liegen wie unendlich vielgeformte Unterwasserreiche tief unter dieser portablen, lockeren, weithin sichtbaren, ja überbordenden Softwareoberschicht. Eingebettete Software steuert Videorekorder und deren Fernbedienungen, Autoradios und Autos, Spielzeuge und Handys, Werkzeugmaschinen und Geldautomaten, Taschenrechner und Flugzeuge.
Schon die Struktur kleinster Rechner ist ihrem Zweck angepasst, ob sie nun ein Schmuckblatttelegramm zum Erklingen bringen oder MP3 dekodieren, im Auto bei groben Spannungsverhältnissen arbeiten müssen oder in einem Handy nur ganz wenig Strom verbrauchen dürfen. Für den Entwickler bedeutet das, dass er sich aus einer Anzahl möglicher Chips nach Bedarf und eventuell nach unternehmensweiten Empfehlungen die richtige „Plattform" aussucht. Die Programmierung erfolgt dann in altherkömmlicher Weise Zeile um Zeile mit einem Assembler oder mit einem Compiler, gelegentlich sogar in einer eigenen Programmierumgebung.
Diese Software für Software, die Tools und Compiler sind für den kommerziellen Erfolg eines Kleinstrechners mittlerweile entscheidend. Dabei muss beim Endergebnis auf höchste Wirtschaftlichkeit geachtet werden, denn diese Chips arbeiten für ein Serienprodukt, wo es oft auf Cents ankommt. Wichtiger noch: Die Programmqualität muss über jeden Zweifel erhaben sein, denn ein Handy oder gar ein ABS im Auto lassen sich nach einem Softwareabsturz nicht einfach neu hochziehen. Programmfehler können da buchstäblich tödlich sein – so, wie eingebettete Programme ganze Produktreihen retten können, etwa Stabilisierungssoftware eine kippende A-Klasse.
Prof. Klaus-Dieter Vöhringer, Daimler-Chrysler-Vorstand für Forschung und Technik, rechnet vor, dass bereits 80 % aller automobiler Funktionen von eingebetteter Software gesteuert werden. Ein Unimog wird computergelenkt – steer by wire ist das Fachwort dafür, wobei dieser „Draht" eben kein Seilzug, sondern ein elektronischer Datenbus im im Fahrzeug ist. Moderne Motoren werden schon längst dynamisch über ein Kennfeld gesteuert, Getriebe finden digital den besten Schaltzeitpunkt – nur so ist ein Drei-Liter-Auto möglich –, Bremsen reagieren auf Computerbefehle – brake by wire. "In zehn Jahren könnte jeder zweite heutige Unfall verhindert werden", meint Vöhringer, durch blitzschnell vorausschauende, softwaregesteuerte Systeme.
Schon heute ist Europa bei eingebetteter Software führend, und nicht nur rund ums Auto. Das digitale Haus wird mehr als Außentemperaturen drahtlos in Zimmerthermometer übertragen, es wird gleich die Topfpflanzen wetterabhängig gießen, meint Remi H. Bourgonjon, Senior VicePresident bei Philips Consumer Electronics, und prognostiziert einen Überfluss von Chips und einen Mangel an Programmierern. „In den nächsten fünf Jahren werden in Deutschland 210.000 Programmierer fehlen", weiß Professor Dr. Dietrich Rombach vom Fraunhofer-Institut für experimentelles Software-Engineering aus einer Befragung von 920 Unternehmen (@ www.iese.FHG.De/software-studie).
Weil der Software-Entwicklungsprozess aber oft nicht ordentlich in Berufsgruppen strukturiert ist, sind heute zwei Drittel der Entwickler Akademiker, zuweilen eine unnötig lange Qualifizierung. Entwickler von eingebetteter Software haben ihre Probleme anderswo - wenn sie nicht gerade bei offensichtlich softwareintensiven Unternehmen etwa der Telekommunikation arbeiten: Die Firmenkultur herkömmlicher, „Nicht-Software"-Unternehmen sieht „eingebettete" Programmierer als überbezahlte Exoten an. Oft haben sie dort dann auch nicht die Karrierechancen wie in einem reinen Computerunternehmen. Wenn z.B. der Dimmer „intelligent" wird, muss der Dimmer-Programmierer erst einmal seine Chefs von dessen allgemeinen Vorzügen und spezieller Machbarkeit überzeugen, bevor er den eigentlichen Dimmer ansteuert.
Wie vielfältig in Europa die Arbeiten an eingebetteter Software sind, machte kürzlich ein Symposium der Itea (siehe Kasten unten) in Berlin deutlich: Der erfolgreiche Trick, mit ein- und demselben Chip sprecherunabhängige Wörter oder Handschriften zu erkennen, wurde von Heinrich Schulz von Philips gezeigt (ein geheimnisvolles „verstecktes Markov-Modell"), es gab Datenverdichtungssoftware für Kabelnetze, Ortungsverfahren für Personen innerhalb eines Gebäudes mit kleinen Ersatz-GPS-Sendern, natürliche Gesichtsmimik für künstliche Köpfe (Atavare) und vieles nur Eingeweihten Verständliches.
Denn das Feld eingebetteter Software ist riesig, unendlich vielfältiger als das bekannte am PC. Und es ist entscheidend, denn Software bestimmt zunehmend die Endprodukteigenschaften. Wenn Europa hier seinen Vorsprung behalten will, sollte es mehr Augenmerk darauf lenken.
Das Entwicklungsprogramm Itea
Grenzüberscheitende Zusammenarbeit von Unternehmen und Forschungsinstituten bei Softwareprojekten wird staatlich gefördert. So stellt das Berliner Bundesministerium für Bildung und Forschung für 2002 eine Vervierfachung der deutschen Fördermittel speziell für Software-Engineering in Aussicht. Um mögliche paneuropäische Projekte kümmert sich Itea (Information Technology for European Advancement) in Eindhoven. Dies ist ein industriegetriebenes Forschungs- und Entwicklungsprogramm, das von nationalen Regierungen im Rahmen von Eureka unterstützt wird. Einen überblick übereingebettete Software (früher Firmware genannt bietet die von Itea herausgegebene „Technology Roadmap on Software Intensive Systems".