Software Defined Defence für moderne Streitkräfte

Software Defined Defence – SDD

Das Logistiksystem der Streitkräfte vieler Länder besteht aus einer Reihe von Phasen. Bedarfe werden meist in langen Zyklen von fünf bis zwanzig Jahren geplant, bis eine neue Generation von Fahrzeugen (Panzer, Schiffe, Flugzeuge usw.) eingeführt wird. Deshalb ist das System oft weder flexibel noch agil. Zudem erfordern komplexe Prozesse wie die Harmonisierung der Ausrüstung zwischen nationalen und internationalen Partnern und der Aufbau von Führungs- und Kontrollfähigkeiten Zeit sowie große finanzielle und personelle Ressourcen.

Bei der Bewertung der Einsatzbereitschaft der Streitkräfte konzentrieren sich Politiker meist auf physische Fähigkeiten. Werden etwa 5 Flugzeuge ausgemustert, müssen aus Sicht der Politik 5 neue Flugzeuge mit denselben Fähigkeiten beschafft werden. Ein Ansatz, der auf die Zahl von Waffen und Fahrzeugen fixiert ist, ignoriert die Entwicklungen der letzten Jahre und gefährdet die künftige Existenz der Streitkräfte.

Die Innovationen der IT-Branche haben neue Konzepte und Sichtweisen ermöglicht und tun das weiterhin. Innovationszyklen dauern heute Monate, nicht Jahre. Mit dieser rasanten Entwicklung Schritt zu halten, ist mit einer gerätezentrierten Denkweise, bei der zuerst das Fahrzeug geplant und gebaut und danach die Informationstechnik irgendwie angepasst wird, nicht mehr möglich.

Die Verteidigungsindustrie erlebt derzeit ein ähnliches Dilemma wie die deutsche Automobilbranche seit 2007. Vor einigen Jahren kündigten große internationale Softwarekonzerne an, in den Automobilmarkt einsteigen zu wollen.[1] Deutsche Autohersteller verlieren zunehmend Marktanteile an amerikanische und vor allem asiatische Konkurrenten.[2] Der Hauptgrund für diese Verluste liegt aber nicht allein in den Ingenieursfähigkeiten. Die digitale Transformation verlangt neue Geschäftsmodelle. Software ist zu einem entscheidenden Faktor geworden, um neue Fähigkeiten zu gewinnen und Geschäftsmodelle zu skalieren.

Wer nicht digitalisiert, verliert

Erwartungen und Debatten rund um die Automobilbranche wirken sich auch auf den Verteidigungssektor aus. Der Begriff „Software Defined Mobility“ wurde im Verteidigungssektor zu „Software Defined Defence“ (SDD) abgewandelt. Der wesentliche Unterschied besteht darin, dass Geräteplattformen im Verteidigungssektor miteinander kompatibel sein müssen, denn die Armeen der NATO-Mitglieder müssen im Verbund mit ihren NATO-Partnern handeln können. Über interoperable Spitzentechnologie zu verfügen, ist ebenso wichtig wie über die beste Ausrüstung. Da gemeinsames Handeln von Armeen heute unverzichtbar ist, spart die Übernahme bestehender Standards (etwa der NATO-Standards) erheblich Zeit und Geld.

Es ist eine Tatsache, dass technische Fortschritte heute eher vom zivilen Markt als von der Rüstungsindustrie kommen. Solche technologischen Durchbrüche müssen unter Beachtung von Sicherheitsgrundsätzen und technischen Anforderungen in den Verteidigungssektor integriert werden. Amerikanische und asiatische Konkurrenten zwingen den Verteidigungsmarkt hier zum Wettbewerb. Asiatische Unternehmen etwa können komplexe, hohen Standards unterliegende Aufgaben wie den Schiffbau inzwischen in relativ kurzer Zeit erledigen.[3]

Zu berechnen, wie sich Proteine dreidimensional falten, war ein halbes Jahrhundert lang ein Ziel der Wissenschaft. Dieses Thema, eines der größten Rätsel der Biologie, wurde zuletzt dank künstlicher Intelligenz weitgehend gelöst. Die Lösung kam nicht aus einem staatlichen Labor, einem Krankenhaus oder einer Universität, sondern von DeepMind, einem zivilen KI-Labor mit Sitz in London, das zu Google gehört (Demis Hassabis und John Jumper, die AlphaFold entwickelten, teilten sich 2024 den Chemie-Nobelpreis mit David Baker).[4] Diese Nachricht bestätigte einmal mehr, dass Entwicklungen in vielen Branchen heute vom zivilen IT-Markt ausgehen.

Softwarezentrierte Planung verringert die langen Bauzeiten physischer Prototypen ebenso wie Kosten und Zeitzyklen. Ständig neue Gerätegenerationen zu beschaffen, ist wegen steigender Wartungskosten finanziell nicht mehr wünschenswert. Produktverbesserungen an bestehenden Geräteplattformen lassen sich inzwischen vor allem durch Änderung der Software statt durch physische Aufrüstung erzielen. Im Russland-Ukraine-Krieg zeigte sich, dass die Leistung von Panzerhaubitzen (PzH 2000) allein durch Softwareupdates gesteigert wurde. Ebenso steigern Innovatoren der internationalen Automobilindustrie die Leistung von Autos und beseitigen Fehler allein durch Softwareupdates. Physische Nachrüstungen sind so kaum nötig, und die Kosten für Wartungsmaßnahmen sinken. Wie diese Innovationen auf die Rüstungsindustrie übertragen werden, ist allerdings noch nicht geklärt.

Ein softwarezentrierter Ansatz

Das Gefechtsfeld der Zukunft wird als Umgebung beschrieben, die regional vernetzt ist, ein durchgängiges Medienumfeld bietet, gegenüber Störungen von außen widerstandsfähig arbeitet (national wie international), mit anderen Geräten kompatibel, standardkonform und an die Entwicklungen der künstlichen Intelligenz angepasst ist. Heute stellt Software oft den Großteil der Funktionen eines Geräts bereit. Deshalb wird Software mit jedem Tag eine größere Rolle im Zentrum der Kriegführung spielen.

Die Streitkräfte sollten in der Lage sein, als Katalysator für zivile Lösungen ihre eigene Softwarekompetenz einzubringen. Der Bedarf an einem Dialog mit dem freien Markt bei der Beschaffung im Verteidigungssektor ist gewachsen. Auf diese Weise ließen sich Innovationen jedoch schneller übernehmen.

Software Defined Defence

Heute ist der gerätezentrierte Ansatz durch eine mechanische Sichtweise und eine auf eigenständige Systeme fokussierte Perspektive bestimmt. Die Kompatibilität mit der Außenwelt spielt dabei keine Rolle. Es gibt sogar Fertigungen in verschiedenen Serien, die nicht einmal untereinander kompatibel sind. Das senkt das Maß an Interoperabilität und behindert zugleich den Wettbewerb. Software Defined Defence (SDD) bietet die Chance, Innovationen schnell zu erkennen, sie digital anzupassen und Produkte in einem Ökosystem aus Staat, Wirtschaft und Wissenschaft zu entwickeln.[5]

Weil SDD der Industrie erlaubt, direkt aus den Anforderungen der Kunden zu lernen und sich entsprechend weiterzuentwickeln, verlangt es eine tiefere Verzahnung von Industrie und Streitkräften. Die Softwarefabrik der US Army etwa hält Soldaten bereit, die von der Industrie in modernen Softwareentwicklungsprozessen geschult wurden, damit sie wirksamer auf aktuelle und künftige operative Prioritäten und Bedürfnisse reagieren können.

SDD ist kein vorübergehender Trend, sondern ein strategischer Ansatz, der einen bedeutenden Wandel in der Verteidigungsindustrie darstellt. Mit Vorteilen wie breiterer Funktionalität, geringeren Kosten und mehr Flexibilität kann SDD gegenüber herkömmlichen gerätezentrierten Ansätzen erheblichen Nutzen bringen.

Es ist entscheidend, dass Politiker und Bürokraten in der Verteidigungsindustrie verstehen, wie SDD Schlüsselfähigkeiten beeinflussen und wie sich der internationale Wettbewerb gestalten wird. Dieser Ansatz kann als Alternative zu schwerfälligen Prozessen wirksamere und agilere Lösungen bieten.

Die Schaffung eines offenen Verteidigungsmarkts in NATO und EU und eine stärkere Zusammenarbeit mit der Wirtschaft könnten bei der Einführung und Umsetzung von SDD eine wichtige Rolle spielen. Solche offenen Plattformen fördern Kooperation und Wissensaustausch zwischen verschiedenen Akteuren und ermöglichen innovativere und wettbewerbsfähigere Lösungen.

Technische Umsetzungsschritte

Die Grundanforderungen an SDD sind bereits bestimmt. Die NATO C3 Taxonomy ist ein Modell, das die Konzepte aller Lebenszyklusaktivitäten der NATO-Fähigkeiten für Konsultation, Führung und Kontrolle (C3) und ihre Beziehungen zueinander abbildet. Diese Taxonomie bietet ein Werkzeug und eine gemeinsame Sprache, um Aktivitäten zu synchronisieren und das Strategische Konzept sowie die Politischen Leitlinien der NATO besser mit klassischen Architektur- und Designstrukturen von Kommunikations- und Informationssystemen zu verbinden.[6]

Der erste Schritt zu SDD betrifft die softwareseitige Abstraktion der physischen Rechenressourcen in Rechenzentren (Virtualisierung). In physischen Serverräumen sollten Virtualisierungsprogramme intensiv genutzt werden. Zudem hängen klassische Anwendungen von den Bibliotheken der Betriebssysteme ab. In modernen Anwendungen wird „Container“-Technologie eingesetzt, um die Abhängigkeit von bestimmten Betriebssystemumgebungen und Softwarebibliotheken zu verringern. Diese Entwicklung muss auch auf Anwendungen in der Rüstungsindustrie übertragen werden.

Der zweite Schritt zu SDD ist eine Open-Source-Betriebsplattform für containerisierte Anwendungen. Diese Anwendungen bestehen aus vielen kleinen, unabhängigen Diensten, die über Schnittstellen (APIs) miteinander kommunizieren. Diese Architektur ermöglicht die Weiterentwicklung der Anwendung, ohne die Funktionen des Programms zu beeinträchtigen, erhöht ihre Flexibilität und macht sie leicht skalierbar. Die Betriebsplattform liefert die technologische Grundlage, die Interoperabilität von Softwareanwendungen vom Rechenzentrum bis zum Endpunkt ermöglicht. Vor allem Entwicklungen in der Cloud haben die Chance eröffnet, eine gemeinsame, sichere und modulare Plattform für Geräte zu schaffen.

Diesen modernen Ansatz können wir an einem Beispielszenario erläutern: Ein Verband innerhalb der Streitkräfte braucht eine technische Lösung, die seine Möglichkeiten und Fähigkeiten mithilfe von Software erweitert. Die Anwendung wird innerhalb der Streitkräfte oder von einem Lieferanten erstellt und in einem Container bereitgestellt. Diese Lösung wird so installiert, dass sie auf einer Fregatte, einem Flugzeug, einem Panzer oder in einem Gefechtsstand genutzt werden kann. Über Rückmeldungen der Nutzer entsteht eine Feedbackschleife zur Verbesserung der Anwendung. Indem sich diese Struktur an einen kleinen, modular aufgebauten Standard hält, ermöglicht sie Verbesserungen und Effizienzgewinne in kurzen Abständen.

Haftung und Verantwortung

Eine der zentralen Herausforderungen softwarebasierter Verteidigung ist die Verteilung der Haftung. Bisher umfasste die Haftung das gesamte Produkt. Die Verantwortung für einen Panzer etwa betraf den ganzen Panzer. Mit SDD müssen alle Verantwortlichkeiten zwischen der Softwareentwicklung, dem Systemadministrator und weiteren Beteiligten aufgeteilt werden. Auch die Verantwortlichkeiten für den Inhalt der Anwendung müssen vorab geklärt werden. [7]

Zusammenfassend ist SDD ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu den Verteidigungssystemen der Zukunft. Dieser strategische Ansatz bietet eine große Chance, sich an neue Technologien und Geschäftsmodelle in der Rüstungsindustrie anzupassen. Um die Chance nicht zu verpassen, müssen Schritte unternommen werden, die diesen modernen Ansatz unterstützen. Das erfordert, nicht nur Produktion und Verbesserungen bei den Streitkräften und großen Rüstungskonzernen zu fördern, sondern vor allem auch Softwarefirmen sowie kleine und mittlere Unternehmen.