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Model-Based Systems Engineering for AI-Based Systems

Sprockhoff, Jasper und Lukic, Bojan und Janson, Vincent Josef und Gupta, Siddhartha und Ahlbrecht, Alexander und Durak, Umut und Krüger, Thomas (2023) Model-Based Systems Engineering for AI-Based Systems. AIAA SciTech 2023 Forum, 2023-01-23 - 2023-01-27, National Harbor, MD, USA. doi: 10.2514/6.2023-2587.

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Offizielle URL: https://arc.aiaa.org/doi/abs/10.2514/6.2023-2587

Kurzfassung

In recent years, there has been significant progress in Artificial Intelligence (AI), leading to an increasing interest for integration of AI-based functions into newly developed systems. AI promises several benefits, amongst others, beyond the state-of-the-art functions and performance. However, the use of AI-techniques also introduces new challenges regarding safety and security of systems and their certification. These challenges mostly originate from the "black box nature" of complex AI algorithms. To tackle the challenges, safety of the AI-based systems has to be addressed throughout the entire development and life cycle of the system. The adaption of existing methods to the development of AI-based systems is necessary. An established method for the development of complex systems is Model-Based Systems Engineering (MBSE), which offers several advantages for the systems engineering process. In this paper three application examples of how MBSE can support the engineering process of AI-based systems are presented using an application use case: An AI-based threat localization system. First, a systematic development framework is used to design and model the AI-based system. Second, it is demonstrated how safety analysis can be integrated into a model of the system to identify potentially hazardous scenarios, which could arise, for example, due to erroneous predictions by an AI. For the analysis, an approach called Model-Based STPA is utilized which is based on the System-Theoretic Process Analysis. Third, it is demonstrated how MBSE can help in performing scenario-based safety assessment. From the operational domain model, executable configurations are generated to run scenario-based test cases.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/194442/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Model-Based Systems Engineering for AI-Based Systems
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Sprockhoff, JasperJasper.Sprockhoff (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0005-5725-0726NICHT SPEZIFIZIERT
Lukic, Bojanbojan.lukic (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Janson, Vincent JosefVincent.Janson (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gupta, SiddharthaTU ClausthalNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ahlbrecht, AlexanderAlexander.Ahlbrecht (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Durak, UmutUmut.Durak (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Krüger, Thomasthomas.krueger (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:19 Januar 2023
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.2514/6.2023-2587
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Model-Based Systems Engineering, Artificial Intelligence, Machine Learning, Safety Analysis, Scenario-Based Testing
Veranstaltungstitel:AIAA SciTech 2023 Forum
Veranstaltungsort:National Harbor, MD, USA
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:23 Januar 2023
Veranstaltungsende:27 Januar 2023
Veranstalter :American Institute of Aeronautics and Astronautics, Inc.
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Komponenten und Systeme
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L CS - Komponenten und Systeme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Flugzeugsysteme
Standort: Braunschweig
Institute & Einrichtungen:Institut für Flugsystemtechnik > Sichere Systeme und System Engineering
Institut für KI-Sicherheit
Hinterlegt von: Sprockhoff, Jasper
Hinterlegt am:27 Mär 2023 09:28
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:55

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