Leven Lang Computer, Leven Lang Foeteren ? Er valt nog veel te leren! Oratie Prof.dr. Marko van Eekelen Leven Lang Computeren, Leven Lang Foeteren? Er.

Presentatie over: "Leven Lang Computer, Leven Lang Foeteren ? Er valt nog veel te leren! Oratie Prof.dr. Marko van Eekelen Leven Lang Computeren, Leven Lang Foeteren? Er."— Transcript van de presentatie:

1 Leven Lang Computer, Leven Lang Foeteren ? Er valt nog veel te leren! Oratie Prof.dr. Marko van Eekelen Leven Lang Computeren, Leven Lang Foeteren? Er valt nog veel te leren! Oratie Prof.dr. Marko van Eekelen

2 Oratie? Inaugurele rede Formeel, ceremonieel –aanvaarden van het ambt van een nieuwbenoemde hoogleraar Rede –over het vakgebied en de rol die hij of zij daarin hoopt te vervullen –toegankelijk leken Kennismaking –wat vind ik belangrijk, wat doe ik, wat wil ik gaan doen? Oratie - Prof.dr. Marko van Eekelen2Vrijdag 5 maart, 2010

3 De Open Universiteit Opgericht in 1984, sindsdien: –Meer dan 250.000 studenten, 1.500.000 modulen, 600.000 cursus certificaten 7 faculteiten: –Informatica, Natuurwetenschappen, Managementwetenschappen, Psychologie, Rechtswetenschappen, Onderwijswetenschappen en Cultuurwetenschappen 15 studiecentra in Nederland, 6 studiecentra in Vlaanderen Beoordeling Onderwijskwaliteit: 2 e van Nederland Onderzoek Onderwijsvernieuwing: onbetwist 1 e –CELSTEC: Onderzoekinstituut voor Learning Sciences and Technology Bekende studenten: –Laurine van Riessen, Jan Blokhuijsen, Stefan Groothuis, Marianne Vos Oratie - Prof.dr. Marko van Eekelen3Vrijdag 5 maart, 2010

4 OU Faculteit Informatica 5 hoogleraren, 50 medewerkers, 5 promovendi 3153 cursussen afgelopen jaar Bachelor en Master Opleidingen –Informatica –Business Process Management and Information Technology Certified Professional Programs Free Technology Academy Wiskunde: Deficiëntiecursussen Nederlands Informatica Onderwijs Congres –NIOC 2011 in Heerlen Oratie - Prof.dr. Marko van Eekelen4Vrijdag 5 maart, 2010

5 Leven Lang Computeren, Leven Lang Foeteren? Software producten zijn niet volwassen –Geen standaarden –Geen veiligheid –Geen garantie –Geen aansprakelijkheid –Geen kwaliteitsanalyse –Voortdurend nieuwe versies –Vele, vele fouten ICT in vrijwel alle facetten van het leven doorgedrongen –De apparaten nemen het over –Zelfs aandacht van cabaretiers Oratie - Prof.dr. Marko van Eekelen5Vrijdag 5 maart, 2010

6 De apparaten nemen het over… YouTube: Lebbis op Dreef Hans Sibbel in zijn show “Wanneer begint het schieten” 6Oratie - Prof.dr. Marko van EekelenVrijdag 5 maart, 2010

7 Wat is er aan de hand? Er wordt wat afgemopperd op computers –2 op 3 scheldt –1 op 3 slaat of gooit met de muis –1 op 6 slaat tegen het scherm of schopt tegen de computerkast Maar naar een wereld zonder software wil vrijwel niemand terug…. Oratie - Prof.dr. Marko van Eekelen7Vrijdag 5 maart, 2010

8 Afhankelijkheid Afhankelijkheid van computers is groot Dit is geen probleem als je er ook op kunt vertrouwen dat alles goed gaat Maar dat is dus helaas niet zo….. Oratie - Prof.dr. Marko van Eekelen8Vrijdag 5 maart, 2010

9 Wat zou u doen met 17 miljoen? Oratie - Prof.dr. Marko van Eekelen9Vrijdag 5 maart, 2010

10 Hoe hiermee om te gaan? Onschuldige gevallen –Niets van aantrekken, wachten tot het overgaat Vervelende gevallen –Problemen oplossen met ‘rebirthing therapie’ ofwel de ‘Windows’methode: 1.alle programmas afsluiten 2.computer uitzetten 3.computer weer aanzetten 4.alles weer opstarten Als de schade groot is, ben je te laat! Oratie - Prof.dr. Marko van Eekelen10Vrijdag 5 maart, 2010

11 Safety Critical en Industry Critical software Hoe garandeer je kwaliteit? –Schade kan groot zijn –Productaansprakelijkheid voor software zal een keer komen Certificatie van de mensen –B.Sc., M.Sc, Certified Software Architect,.... Certificatie van het proces –ISO9000, CMMI, DO-178B, … –Veel opschrijven, veel nadenken, veel testen, … Is het product dan ook ‘vanzelf’ goed? Oratie - Prof.dr. Marko van Eekelen11Vrijdag 5 maart, 2010

12 Testen is vaak niet genoeg Testen is heel belangrijk –als eerste stap in kwaliteitscontrole: onderdelen van het systeem –als laatste stap: systeem als geheel Testen is uitproberen –zegt alleen iets over specifieke waarden/situaties Analyse is algemeen –testen en analyse vullen elkaar goed aan Oratie - Prof.dr. Marko van Eekelen12Vrijdag 5 maart, 2010

13 Software Analyse Kan! - Basis eigenschappen (heel veel praktijktools) -geen ‘Bad Code Patterns’, goede structuur -Bewezen eenvoudige eigenschappen via statische analyse (veel praktijktools en onderzoektools) -typering (functie krijgt invoer van de juiste soort) -geen exceptions (programma zal niet tussentijds crashen) -Bewezen ontwerp / kernalgoritme met formele methoden (veel toepasbare onderzoektools) -model checken: álle mogelijkheden testen -theorem proving:wiskundig bewijs leveren; gecontroleerd door de computer Oratie - Prof.dr. Marko van Eekelen13Vrijdag 5 maart, 2010

14 Software Analyse Moet! Maak software analyse verplicht voor safety / industry / business critical software –Niveau afhankelijk van risico Wie kan dit verplichten? overheid bedrijfsvereniging klant Oratie - Prof.dr. Marko van Eekelen14Vrijdag 5 maart, 2010

15 Wat doe ik daaraan? Fundamenteel Onderzoek Verbetering methoden en technieken –Functioneel Programmeren (analyse en redeneren) Chair Trends in Functional Programming Symposia –Correctheid, Geheugenanalyse –Security en privacy Toepassing LaQuSo Formal Methods in Industrial Critical Systems Oratie - Prof.dr. Marko van Eekelen15Vrijdag 5 maart, 2010

16 LaQuSo Activiteit die onderzoek koppelt aan toepassing in de praktijk vergroot toepasbaarheid van onderzoek levert inspiratie voor nieuw onderzoek heeft impact in de maatschappij ‘commerciële’ projecten Gestart door TU/e in 2004, overeenkomst tussen CvB’s van TU/e en RU in 2005 Wetenschappelijk directeur van LaQuSo Nijmegen In Nijmegen al 46 projecten afgerond Oratie - Prof.dr. Marko van Eekelen16Vrijdag 5 maart, 2010

17 LaQuSo Activiteit die onderzoek koppelt aan toepassing in de praktijk Gestart door TU/e in 2004, overeenkomst tussen CvB’s van TU/e en RU in 2005 Wetenschappelijk directeur van LaQuSo Nijmegen In Nijmegen al 46 projecten afgerond certificatiemodel ontwikkeld (LSPCM) Aia: model checking certificatie van ‘load balancer’ in administratieve toepassing Maeslantkering: theorem proving van kernalgoritme slimme meters: security assessment van meters en van policies Digischaal: onderzoek schaalbaarheid onderwijsrepository Oratie - Prof.dr. Marko van Eekelen17Vrijdag 5 maart, 2010

18 Formele Methoden EU-CHARTER project (UK, IE, SE, D, NL) –vanuit requirements modellen transformeren naar code en eigenschappen bewijzen –gezondheids-, luchtvaart-, bewakings- en automobielindustrie Proven Software Structure –Bewezen eigenschappen van componenten leveren bewezen eigenschappen van het geheel; –Interactive Theorem Proving 2011; OU+RU in Nijmegen Software surgery Oratie - Prof.dr. Marko van Eekelen18Vrijdag 5 maart, 2010

19 Case Study: De Maeslantkering Oratie - Prof.dr. Marko van Eekelen19Vrijdag 5 maart, 2010

20 De opdracht voor LaQuSo Opdrachtgevers: Rijkswaterstaat en NRG Algemene doelstelling: –Formele methoden bruikbaar voor verkleining van faalkans software? Bestudeer beslissingalgoritme –Voldoet code (400 regels C) aan specificatie (150 regels Z)? –Lever zo mogelijk een bewijs Oratie - Prof.dr. Marko van Eekelen20Vrijdag 5 maart, 2010

21 Informele specificatie BepaalPeilOverschrijding=SluitenOfNiet Reeks verwachtingen komt binnen Niet SluitenWel Sluiten Alleen sluiten bij ‘significante’ verwachte overschrijding Oratie - Prof.dr. Marko van Eekelen21Vrijdag 5 maart, 2010

22 Formele specificatie  i : N {i  1.. length_interval -2  Verwachting (i+2)  Verwachting (i)   Verwachting (i)  norm  }  SLUITEN Oratie - Prof.dr. Marko van Eekelen22Vrijdag 5 maart, 2010

23 Resultaten van Model Checken Model gemaakt van de code; model heel dicht bij code Resultaat: Model anders dan specificatie Specificatie: SLUITEN Model: NIET SLUITEN; Code: NIET SLUITEN FOUT maar genoeg speling en bij volgende slag zal wel besloten worden tot sluiten dus geen probleem Oratie - Prof.dr. Marko van Eekelen23Vrijdag 5 maart, 2010

24 Theorem Proving Model omgezet naar theorem prover Model bewezen –bewijs gecontroleerd met de computer –software surgery onderzoek naar verbeteren van de techniek: garanties voor correctheid transformatie van code naar model Meer zekerheid; vergroot vertrouwen De faalkans kan verkleind worden Maar met hoeveel? Oratie - Prof.dr. Marko van Eekelen24Vrijdag 5 maart, 2010

25 Faalkans berekening Faalkans berekening is niet makkelijk –slijtagefouten: veel statistisch onderzoek –ontwerpfouten: weinig statistisch onderzoek –software fouten zijn ontwerpfouten –bewijs levert zekerheid van eigenschap Maar: –welke eigenschappen wil je nog meer? –Heb je eigenlijk wel de goede eigenschap? Oratie - Prof.dr. Marko van Eekelen25Vrijdag 5 maart, 2010

26 Validatie van de specificatie Was de eigenschap wel goed gespecifeerd? Alternatieven geformuleerd; –via generatie van situaties gezocht naar verschillen Kering sluit nietKering sluit te laat Rijkswaterstaat: analyse klopt maar een dergelijke snelle stijging is uiterst onwaarschijnlijk en schade zal beperkt zijn Oratie - Prof.dr. Marko van Eekelen26Vrijdag 5 maart, 2010

27 Size Analyse Onderzoek naar geheugengebruik van programma's Fundamenteel: NWO-AHA Project Praktisch: EU-CHARTER Real-Time Java Opkomend gebied (resource analyse) –Serie internationale workshops gestart FOPARA –Bezoek van gastonderzoekers dit jaar Oratie - Prof.dr. Marko van Eekelen27Vrijdag 5 maart, 2010

28 Polynomiale afhankelijkheden Invoer heeft size x; uitvoer heeft size p(x) Controle: in het algemeen ‘onbeslisbaar’ –onder voorwaarden wel mogelijk Afleiden: gebruikt testen –Een lijn wordt bepaald door twee punten Afleidalgoritme: –begin met graad 0; –leid af met testen; controleer; –verhoog graad indien nodig Oratie - Prof.dr. Marko van Eekelen28Vrijdag 5 maart, 2010

29 Niet alles valt te analyseren: Bewezen ‘onbeslisbare’ problemen Halting problem: –Beslis in eindige tijd of een programma termineert of niet Hilbert’s 10 e probleem: –Beslis in eindige tijd of een veeltermvergelijking over de gehele getallen een oplossing heeft of niet Oratie - Prof.dr. Marko van Eekelen29Vrijdag 5 maart, 2010

30 Slimme Meters Vrijdag 5 maart, 2010Oratie - Prof.dr. Marko van Eekelen30

31 Security en Privacy - Slimme Meters - STW Secure Metering onderzoek Testen van echte meters Adviezen over ontwerp, security, privacy: –leidt tot forse verbetering! Klassieke fouten: ‘Collect before you protect’ ‘Security through obscurity’ Moderne Security Architectuur is nodig Oratie - Prof.dr. Marko van Eekelen31Vrijdag 5 maart, 2010

32 Duurzaamheid Standaardisatie wordt gefrustreerd door marktconcurrentie IT-technology owes an apology to ecology Onderzoekvoorstellen naar –IT-duurzaamheidsanalyse van kennisinstellingen –secure en privacyvriendelijk home automation voor innovatief energiemanagement –energieanalyse van software en compilatieoptimalisatie voor energie Oratie - Prof.dr. Marko van Eekelen32Vrijdag 5 maart, 2010

33 Analyse van Software Gebruik Analyseer niet alleen interne eigenschappen maar ook hoe software gebruikt wordt Doelstelling –Betere feedback voor gebruiker Leren software steeds beter te gebruiken –Productverbetering Analyse kan problemen aan het licht brengen Oratie - Prof.dr. Marko van Eekelen33Vrijdag 5 maart, 2010

34 Wikiwijs - Wikiwijzer Wikiwijs –Geen wiki –Platform voor digitaal leermateriaal –Stichting Kennisnet en Open Universiteit Wikiwijzer – onderzoekvoorstel –Trust model voor vertrouwen in materiaal –Semantic wiki/web techniek: van zoeken naar vinden –Analyse van gebruik ter verbetering –Visualiseren van interactie tussen docenten Oratie - Prof.dr. Marko van Eekelen34Vrijdag 5 maart, 2010

35 Kenniseconomie Artsen, fysiotherapeuten moeten jaarlijks op cursus om accreditatie te behouden Kenniseconomie vereist dat kennis up-to-date gebracht wordt: ‘leven lang leren’ In de IT wereld veroudert veel kennis snel In de kenniseconomie is IT essentieel Tip voor politici: –Iedereen, elk jaar verplicht op cursus Oratie - Prof.dr. Marko van Eekelen35Vrijdag 5 maart, 2010

36 Naar een nieuwe opleiding: Master Software Engineering Bedrijven: grote behoefte aan hoger opgeleide ICT-ers OU-Studenten: behoefte aan kortere, meer gespecialiseerde Master naast Informatica  1-jarige Master Software Engineering Samenwerking met Universiteiten van Amsterdam, Nijmegen en Utrecht Ambitie: top 3 in master keuze gids Oratie - Prof.dr. Marko van Eekelen36Vrijdag 5 maart, 2010

37 Concept-curriculum Master SE Oratie - Prof.dr. Marko van Eekelen37 Architecture Software Architecture Design Patterns Component Based Development Web Services Application Integration Quality Management Requirements Engineering Software Evolution Software Management Quality Assurance Software Verificatie and Validatie Software Security Afstuderen Academische Competenties Voorbereiding afstuderen Afstuderen Vrijdag 5 maart, 2010

38 Middelbare school Informatica Mijn achtergrond CodeYard: ‘open source’ projecten voor middelbare scholieren Vaknetwerkgroep Informatica NT: profielkeuzevak NG,EM,CM: keuzevak vrije deel breed, multidisciplinair, heel divers ingevuld vaak minder aantrekkingskracht voor techniek leerling Relatief veel omgeschoolde docenten, heel weinig ‘rechtstreekse’ 1e graads docenten Oratie - Prof.dr. Marko van Eekelen38Vrijdag 5 maart, 2010

39 Verbeter informatica in het VO 1.Verplichte jaarlijkse bijscholing voor Informatica docenten –Is in ICT extra belangrijk vanwege de snelle ontwikkelingen in het vak 2.Alternatief onderdeel: volledig universitair vak –‘locale universiteit’ of op afstand via de OU (academic experience programma) 3.Centraal examen voor deel van de stof –Met roulerende onderwerpen (3-5 jaar vast) –Incentive voor ontwikkeling (multidisciplinair) lesmateriaal –Differentiatie HAVO-VWO 4.Extra Lesbevoegdheid via minoren –Vergroot aantal leraren met lesbevoegdheid Informatica 5.Breed overlegorgaan: vernieuwing en stimulering –Docenten, Didactici, Lerarenopleidingen, HBO, Universiteiten, Bedrijven: streven naar consensus Oratie - Prof.dr. Marko van Eekelen39Vrijdag 5 maart, 2010

40 Heen en weer tussen OU en RU OU –beste bacheloropleiding Informatica van Nederland –beste zorg voor kwaliteit in het onderwijs RU –iCIS: beste Informatica onderzoekinstituut van Nederland –Digital Security: beste onderzoekgroep binnen iCIS Oratie - Prof.dr. Marko van Eekelen40Vrijdag 5 maart, 2010

41 OU  RU Inbreng in issues RU: onderwijsrendementsverbetering –Minder vrijblijvendheid niet alleen voor studenten maar ook voor docenten –Strakkere centrale organisatie –Student meer centraal OU: uitbouw van onderzoek –Verbeter onderzoekcultuur –Naast onderzoek op onderwijsgebied ook onderzoek wat toepasbaar is in bedrijfspraktijk –Ambitie: deelname aan onderzoekvisitatie Vrijdag 5 maart, 2010Oratie - Prof.dr. Marko van Eekelen41

42 ‘samenvatting’ Software analyse is nodig voor volwassen softwareproducten Informatica op middelbare scholen moet beter worden Op weg naar een 1-jarige Master opleiding Software Engineering De OU en de RU kunnen veel van elkaar leren Vrijdag 5 maart, 2010Oratie - Prof.dr. Marko van Eekelen42

43 Dankwoord bestuurders ‘mijn’ hoogleraren collega’s studenten vrienden familie gezin Oratie - Prof.dr. Marko van Eekelen43Vrijdag 5 maart, 2010

44 Dixi: Ik heb gezegd….. Oratie - Prof.dr. Marko van Eekelen44Vrijdag 5 maart, 2010