Resilienz – Widerstandsfähige digitale Systeme

Das BMBF strebt mit der Förderrichtlinie an, die Grundlagen für zukünftige resiliente digitale Systeme zu legen. Die Resilienz eines Netzes bezeichnet in diesem Zusammenhang die Widerstandsfähigkeit gegen externe und interne Störeinflüsse, die Regenerationsfähigkeit und Lernfähigkeit sowie die Sensitivität und Antizipationsfähigkeit der benötigten sicheren Kommunikationsinfrastruktur.

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FÖRDERZIEL 

Die aktuelle Corona-Pandemie hat die Notwendigkeit für eine beschleunigte Digitalisierung aufgezeigt. Die Rolle und Bedeutung von Kommunikationssystemen als zentrales Nervensystem einer digitalen Wirtschaft und Gesellschaft ist einmal mehr deutlich geworden. Digitale Systeme haben sich zu komplexen, intelligenten Infrastrukturen entwickelt, die immer neue Angriffsflächen bieten.

Die aktuellen Netzwerke sind nur begrenzt in der Lage, auf unbekannte und unvorhersehbare Störungen, beispielsweise durch Angriffe, eigenständig zu reagieren. Die Folgen für das Gesamtsystem können heute nur in geringem Umfang automatisiert gemindert oder gar beseitigt werden.

Resiliente Kommunikationssysteme können diese Schadwirkungen entscheidend mindern und eine möglichst uneingeschränkte Servicequalität selbst bei unvorhergesehenen und unbekannten Störungen gewährleisten. Sie bilden deshalb die Grundlage für zukünftige industrielle wie auch gesellschaftliche Anwendungen und sind entscheidend für zentrale Innovationsfelder wie intelligente Mobilität, Wirtschaft und Arbeit 4.0 oder digitale Gesundheit. Dazu soll die Erforschung und Entwicklung neuer Technologien und Methoden für Kommunikationssysteme gefördert werden, mit denen resiliente digitale Systeme realisiert werden können. Zentral ist dabei, dass diese Systeme eine Erfassung des Betriebszustandes ermöglichen und passende Schnittstellen besitzen, um auch Methoden und Strategien der Künstlichen Intelligenz bei der Optimierung der wichtigen Zielparameter anzuwenden. 

ZUWENDUNGSZWECK

Zweck der Zuwendungen ist es, alle notwendigen Akteure für die Gestaltung von resilienten digitalen Systemen in Verbundprojekten zusammenzubringen, um einen intensiven Austausch und gemeinsame Forschung und Entwicklung zu ermöglichen. Relevante Akteure sind dabei Unternehmen aus dem Telekommunikationsbranche, Unternehmen aus vertikalen Industrien, Industrieverbände, Interessenverbände sowie Forschungseinrichtungen im universitären und außeruniversitären Bereich. Dabei kommt insbesondere den kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) eine wichtige Rolle bei Transfer und anwendungsorientierter Ausgestaltung von Forschungsergebnissen und ihrer zukünftigen Nutzung zu. Daher ist ein wesentlicher Zweck der Maßnahme, die Partizipation von KMU daran zu unterstützen. 

Mit der Maßnahme soll im Ergebnis erreicht werden, dass wissenschaftliche und wirtschaftliche Akteure aus Deutschland bei der Ausgestaltung der technologischen Grundlagen von resilienten digitalen Systemen eine starke Rolle einnehmen.  Die Ergebnisse der Fördermaßnahme sollen dabei helfen, die Abhängigkeit bei Schlüsselkomponenten von außereuropäischen Herkunftsländern in Lieferketten weitestgehend zu reduzieren. So soll die Innovations- und Wertschöpfungskette möglichst durchgängig im deutschen und europäischen Raum verbleiben. 

GEGENSTAND DER FÖRDERUNG

Gefördert werden Verbundprojekte, die resiliente Kommunikationstechnologien erforschen und entwickeln. Die Eigenschaften der Resilienz sind stark von den jeweiligen Anwendungsanforderungen abhängig. Deshalb sollen die entstehenden Technologien in mindestens einem Anwendungsfall mit gesellschaftlicher Relevanz eingebettet werden (z. B. Industrie 4.0, vernetztes autonomes Fahren, vernetzte medizinische Anwendungen oder Systeme kritischer Infrastrukturen).

In den Vorhabenskizzen muss mindestens einer der drei folgenden Forschungsaspekte adressiert werden:

  1. Neue Architekturen für resiliente Kommunikationssysteme, die die Resilienz von Grund auf im Design berücksichtigen, offene Schnittstellen bereitstellen, keine Insellösungen darstellen und die selbstständige und schnelle Abstimmung zur Störungserkennung und -behebung ermöglichen. Die Kommunikationssicherheit muss dabei gewährleistet werden.
  2. Neue Technologien für resiliente Kommunikationssysteme, die die notwendige Dienstgüte der Anwendungen garantieren, wie z. B. durch das intelligente und sichere Steuern von Datenströmen in resilienten Transportnetzen, durch Mehrantennentechnologie oder durch das Koexistenz- und Interferenzmanagement zwischen verschiedenen Teilsystemen bei resilienter (drahtloser) Kommunikation.
  3. Neue Ansätze zur Organisation und zum Management, die dazu dienen, resiliente Kommunikationssysteme zu kontrollieren. Zu nutzen sind beispielsweise relevante Statusinformation des Netzwerkes sowie von Anwendungen. Es sind Bewertungsansätze zu finden, um frühzeitig potentielle Störereignisse zu identifizieren und entgegen zu wirken, um die Minimalanforderungen der Anwendungen zu jeder Zeit zu bedienen. Ansätze für geeignete (kooperative) Reaktionen sowie für das Lernen zur Herstellung eines neuen optimierten und widerstandsfähigeren Normalzustandes sind zu erforschen.

Die skizzierten Lösungen müssen innovativ sein und deutlich über den aktuellen Stand der Wissenschaft und Technik hinausgehen. Als grundlegende Querschnittsthemen sollen von den Verbundprojekten die Themen Security by Design (unter Berücksichtigung möglicher Angriffe mittels Quantencomputern), Nachhaltigkeit (insbesondere im Sinne der Energieeffizienz, Datensparsamkeit, Langlebigkeit und ressourcenschonenden Instandhaltung), möglichst geringer Strahlenexposition und möglichst hoher gesellschaftlicher Akzeptanz mit Bezug zu den untersuchten Themenschwerpunkten erforscht werden. Darüber hinaus zählen Normung, Frequenzregulierung und Vorbereitung der Standardisierung zu weiteren wichtigen Querschnittsthemen, die im Kontext der Projektarbeiten themenbezogen adressiert werden müssen.

Rahmenbedingungen

Übergeordnete Fragestellungen zur Resilienz von komplexen Kommunikationssystemen werden von der 6G-Plattform bearbeitet. Diese wird die Verbundprojekte in geeigneter Weise einbinden. Die Ergebnisse werden von der 6G-Plattform im Gesamtzusammenhang aller Verbünde, die im Rahmen dieser Förderrichtlinie gefördert werden, dargestellt. Dazu gehört beispielsweise die Erlangung eines gemeinsamen Verständnisses (Definition) von Resilienz, die Betrachtung der ökonomischen Aspekte, die Abstimmung und Offenlegung von Schnittstellen und die Vorbereitung von Maßnahmen zur Normierung und Standardisierung.

Die Zusammenarbeit mit der 6G-Plattform ist für alle Verbundprojekte verpflichtend. Die Koordinatoren werden in die Arbeit der 6G-Plattform in geeigneter Weise eingebunden. In den Arbeitsplänen aller Projekte sind entsprechende Ressourcen vorzusehen.

Darüber hinaus müssen die Antragstellenden die Bereitschaft zur interdisziplinären Zusammenarbeit mit anderen geförderten Verbünden und Initiativen in diesem Bereich zeigen. Es wird erwartet, dass sie an öffentlichkeitswirksamen Maßnahmen des BMBF mitarbeiten.

 

WEITERE INFORMATIONEN

Komplette Bekanntmachung (PDF)