SysML v2 und AI: Ein Feld entwickelt sich weiter

Die SysML v2 hat einen kleinen Hype ausgelöst und hat das Potential, MBSE neuen Aufwind zu verschaffen. Parallel dazu ist Künstliche Intelligenz (AI) nach wie vor das Hype-Thema schlechthin. Diese zwei Themen ergänzen sich nicht nur hervorragend, es gibt auch eine Menge Aktivitäten dazu.

Daher heute bei SE-Trends ein Blick auf Formale Modellierung mit Imandra, zwei KI-basierte kostenlose SysML v2-Generatoren und ein kleiner Ausblick.

Übrigens: Ich habe Vorträge zu diesem und verwandten Themen auf Embedded Word Conference (12.3.), ReConf (7.5.), MESConf (22.5.) MBSE Summit (2.6.). Vielleicht treffe ich den einen oder anderen Leser dort?

Ein Feld entwickelt sich

Seit ChatGPT Ende 2022 den KI-Hype auslöste, erkunden viele Experten das Potenzial für MBSE. Auch ich habe mich intensiv damit befasst und auf der ReConf 2023 einen von mir entwickelten Prototyp vorgestellt. Dabei zeigte sich, dass:

• Generative KI kann recht gut initiale Modelle erzeugen, hat jedoch Schwierigkeiten mit der Überarbeitung und dem Change Management.
• Taktisch lässt sich KI bereits für kleinere Aspekte eines Modells einsetzen, skaliert aber derzeit noch gar nicht auf größere Systeme.

Obwohl es viel Forschung gibt, sind viele Ergebnisse noch nicht praxistauglich. Ein interessantes Werk in diesem Bereich ist AI Assisted MBSE with SysML von Tim Weilkins, Doug Rosenberg und Brian Moberley, das explizit auch auf SysML v2 eingeht (ich plane demnächst eine Rezension).

KI und Formale Modellierung mit Imandra

Imandra ist ein Unternehmen aus Austin, Texas, das „Reasoning as a Service“ anbietet. Mit Reasoning ist hier die auf formalen Modellen basierende Analyse gemeint. Imandra nutzt dazu die Imandra Modeling Language (IML), die erst einmal nichts mit SysML zu tun hat. IML ist eine Untermenge der funktionalen Programmiersprache OCaml.

Ein auf SysML v2 basierendes Modell ist ein formales Modell. Die Kernel Modeling Language (KerML) ist die Grundlage für eine formaler Semantik und ermöglicht formale Verifikation. Imandra nutzt diese Möglichkeiten, um mit einer speziellen Übersetzung SysML v2-Modelle in IML zu überführen und mithilfe KI-gestützter Analysetools die Modelle auf Verlässlichkeit und Sicherheit zu prüfen.

Durch die Integration der Imandra-Engine können Modelle systematisch auf mögliche Schwachstellen, Fehler und inkonsistente Zustände hin überprüft werden. Imandra kombiniert mathematisch präzise Verifikation mit der Fähigkeit, fehlerhafte Szenarien automatisiert zu identifizieren und Verbesserungsvorschläge zu liefern. Die Ergebnisse zeigen, dass KI in der Lage ist, Modelle nicht nur effizienter zu analysieren, sondern auch gezielt auf ihre Robustheit und Regelkonformität hin zu optimieren.

2 kostenlose SysML v2-Generatoren

Neben professionellen Lösungen gibt es mittlerweile auch einige kostenlose Tools, die jedoch eher dem Marketing-Bereich zuzuordnen sind.

1. ChatGPT-basierter SysML v2-Generator der HOOD Group

Die HOOD Group hat ein ChatGPT-basiertes Werkzeug veröffentlicht, das die Generierung von SysML v2-konformen Zustandsautomaten verspricht. Nun ja, etwas Verbesserungspotential besteht. Ich ließ mir zunächst einen Zustandsautomaten für eine Ampel generieren. Bei der Validierung im Jupyter Notebook bekam ich jedoch leider ein paar Fehlermeldungen.

Danach setzte ich die Ziele etwas niedriger und nutzte das vorgegebene Beispielprompt. Diesmal war das SysML valide, der Zustandsautomat jedoch eher enttäuschend:

2. Yeshat: Hohe Versprechen, ernüchternde Ergebnisse

Auch das Unternehmen Yeshat bietet einen kostenlosen SysML v2-Generator an, der angeblich ganze Modellreihen erstellen, pflegen und visualisieren kann. Die Realität sieht leider anders aus:

• Kein valides Modell konnte generiert werden
• Die versprochene Visualisierung funktionierte nicht
• Statt eines grafischen Modells wurde lediglich eine (inkorrekte) ASCII-Grafik ausgegeben

Fazit

SysML v2 und KI sind ein vielversprechendes Duo, das MBSE langfristig verändern könnte. Aktuell gibt es bereits einige interessante Forschungsarbeiten und erste Anwendungen, doch die meisten KI-gestützten Tools sind noch nicht ausgereift. Insbesondere kostenlose Generatoren liefern bislang nur eingeschränkt brauchbare Ergebnisse.

Dennoch bleibt das Thema spannend: Mit fortschreitender Entwicklung könnte KI eine immer wichtigere Rolle in der Modellierung, Verifikation und Optimierung von SysML v2-Modellen spielen. Es bleibt abzuwarten, welche Lösungen sich in der Praxis durchsetzen werden.