Einführung

Die Welt erlebt derzeit einen gigantischen Anstieg der Menge und Vielfalt der erzeugten Daten. Dabei geht es nicht nur um die Daten, die Milliarden von Menschen mit digitalen Geräten oder mit Hilfe digitaler Dienste für persönliche oder berufliche Zwecke produzieren, oder die Daten, die von einer steigenden Zahl verbundener Objekte generiert werden, sondern auch um Daten aus der Forschung, der Digitalisierung von Literatur und Archiven sowie von öffentlichen Diensten wie Krankenhäusern und Katasterämtern. Dieses Phänomen der Massendatenverarbeitung, der so genannten „Big Data“, schafft neue Möglichkeiten für den Austausch von Wissen sowie für Forschung und Entwicklung und die Umsetzung politischer Maßnahmen.

Mit Hilfe der Cloud wird es zudem immer einfacher, diese Daten zu nutzen. Die Cloud besteht sozusagen aus drei miteinander verknüpften Elementen: den Dateninfrastrukturen, die Daten speichern und verwalten, den Hochgeschwindigkeits-Breitbandnetzen, die Daten weiterleiten, und den immer leistungsstärkeren Computern, die für die Verarbeitung der Daten genutzt werden können. Die Fähigkeit, diese Big Data auszuwerten und zu nutzen, hat Auswirkungen auf die Weltwirtschaft und die Gesellschaft und eröffnet neue Möglichkeiten für bedeutende wirtschaftliche und gesellschaftliche Innovationen. Eine Schlüsselrolle spielen hierbei die Entwicklungen in der Forschung, die sich rasant auf die so genannte Offene Wissenschaft zubewegen.

Mit Hilfe der Cloud lassen sich Daten über Weltmärkte und Grenzen hinweg sowie zwischen Institutionen und Forschungsdisziplinen nahtlos bewegen, austauschen und wiederverwenden. Da es in Europa derzeit an Kapazitäten fehlt, werden die in der Forschung und Industrie der EU produzierten Daten häufig außerhalb der EU verarbeitet, weshalb europäische Forscher und Innovatoren sich lieber dorthin begeben, wo große Daten- und Rechenkapazitäten unmittelbarer zur Verfügung stehen. Gleichzeitig gehört Europa zu den weltweit größten Produzenten wissenschaftlicher Erkenntnisse und ist damit gut positioniert, bei der Entwicklung einer Cloud für die Wissenschaft eine weltweit führende Rolle zu übernehmen.

Damit Europa das Potenzial der Daten als wichtiger Motor für die offene Wissenschaft und die 4. industrielle Revolution , auch voll ausschöpfen kann, muss es eine Antwort auf mehrere konkrete Fragen finden:

Wie lassen sich möglichst große Anreize für den Austausch von Daten schaffen und die Fähigkeit zu ihrer Verwertung erhöhen?

Wie lässt sich eine möglichst weitreichende Nutzung der Daten über wissenschaftliche Fachrichtungen hinweg sowie zwischen dem öffentlichen und dem privaten Sektor gewährleisten?

Wie lassen sich die bereits vorhandenen und neuen Dateninfrastrukturen in ganz Europa besser verknüpfen?

Wie lässt sich die für die europäischen Dateninfrastrukturen vorhandene Unterstützung im Hinblick auf die Entwicklung hin zum Exa-Maßstab der Rechner koordinieren?

Der potenzielle Nutzen, der sich aus der Bewältigung dieser Herausforderungen für Wissenschaft, Technologie und Innovation ergibt, wurde nicht nur von der wissenschaftlichen Gemeinschaft selbst, sondern auch von OECD-Regierungen unterstrichen. Wie wichtig diese Fragen für die Wirtschaft und Gesellschaft insgesamt sind, wurde 2015 von den EU-Mitgliedstaaten bekräftigt. In dieser Mitteilung wird als direkte Reaktion auf diese Herausforderungen eine Europäische Cloud-Initiative vorgeschlagen, die Europas Position in der globalen datengesteuerten Wirtschaft festigt.

Die Europäische Cloud-Initiative stützt sich auf die Strategie für den Digitalen Binnenmarkt, mit der u. a. ein größtmögliches Wachstumspotenzial für die europäische Digitalwirtschaft erzielt werden soll. Ziel ist die Entwicklung einer Europäischen Cloud für die offene Wissenschaft – einer zuverlässigen und offenen Umgebung, in der die wissenschaftliche Gemeinschaft Daten und Ergebnisse speichern, gemeinsam nutzen und wiederverwenden kann. Mit der Europäischen Cloud sollen die von der wissenschaftlichen Gemeinschaft und als Grundlage für eine Europäische Dateninfrastruktur benötigten Superrechner-Kapazitäten, schnellen Netzverbindungen und Lösungen für die Hochleistungscloud aufgebaut werden. Auch wenn ursprünglich die wissenschaftliche Gemeinschaft im Vordergrund stand, werden jetzt der öffentliche Sektor und die Industrie als Nutzer einbezogen, so dass Lösungen und Technologien entstehen, die allen Bereichen der Wirtschaft und der Gesellschaft zugute kommen werden. Dieses Ziel erfordert gemeinsame Anstrengungen, in die sich all diejenigen einbringen können, die ein Interesse daran haben, die Datenrevolution in Europa als zentrales Element des weltweiten Wachstums zu nutzen.

Die Europäische Cloud-Initiative baut auf den Ergebnissen der Europäischen Cloud-Strategie und der Strategie für Hochleistungsrechner auf. Sie stützt sich auf Initiativen wie das jüngst angekündigte wichtige Vorhaben von gemeinsamem europäischen Interesse (IPCEI), das sich mit Anwendungen befassen wird, für die Hochleistungsrechner und Big Data die Voraussetzungen bilden. Mit dieser Initiative werden – gestützt auf die Ergebnisse von „Open Access“ – die in der Mitteilung zu Big Data entwickelte Strategie fortgesetzt und die Europäische Politische Agenda für offene Wissenschaft, mit der die Qualität und Wirkung von Wissenschaft verbessert werden soll, unterstützt. Diese Mitteilung leitet einen Prozess ein, in dessen Verlauf die Kommission gemeinsam mit den Mitgliedstaaten und allen einschlägigen Akteuren dafür sorgen wird, dass die Europäische Cloud-Initiative ihre Ziele erreichen kann.

Die Europäische Cloud-Initiative wird von weiteren Maßnahmen flankiert, die auf der Grundlage der Strategie für den Digitalen Binnenmarkt ergriffen werden (Cloud-Verträge für gewerbliche Nutzer und den Anbieterwechsel von Cloud-Diensten), sowie von der Initiative für den „freien Datenfluss“.

Fünf Gründe, warum Europa das Datenpotenzial noch nicht voll ausschöpft

Erstens schöpfen viele europäische Unternehmen, Forschungsgemeinschaften und öffentliche Stellen die Möglichkeiten nicht voll aus, die ihnen die Daten und deren Potenzial bieten, herkömmliche Sektoren und die Art und Weise der Durchführung von Forschung zu verändern. Daten aus öffentlich geförderter Forschung sind nicht immer offen zugänglich und auch die von Unternehmen generierten oder gesammelten Daten werden oft nicht ausgetauscht. Die Gründe hierfür sind nicht immer gewerblicher Art. Viele sehen in den Daten immer noch ein Gut, das es zu schützen gilt, während in den Unternehmen (vor allem KMU), in den Hochschulen und im öffentlichen Sektor vielen einfach nicht bewusst ist, welcher Wert im Austausch von Daten steckt. Es fehlt an klaren Strukturen, die den Austausch von Daten (vor allem an Hochschulen) fördern und belohnen, an einem klaren Rechtsrahmen (vor allem im öffentlichen Sektor) sowie an Fachwissen und der Anerkennung seiner Bedeutung (in allen Sektoren). Auf der Grundlage der EU-Datenschutzvorschriften darf der freie Verkehr personenbezogener Daten nicht aus Gründen der Wahrung der Privatsphäre oder des Schutzes personenbezogener Daten eingeschränkt werden. Mit anderen rechtlichen und technischen Hemmnissen für den freien Datenverkehr wird sich die im Rahmen der Strategie für den Digitalen Binnenmarkt anstehende Initiative zum „freien Datenfluss“ befassen.

Zweitens wird die Bewältigung großer gesellschaftlicher Herausforderungen, für die es auf eine effiziente Datenweitergabe und die Einbeziehung unterschiedlicher Fachrichtungen und Akteure ankommt, durch eine unzureichende Interoperabilität behindert. Ein Beispiel hierfür ist der Klimawandel, mit dem sich nicht nur Klimatologen befassen sollten. Zwar wurden in einigen Sektoren Fragen der Interoperabilität und des Datenaustauschs geregelt (beispielsweise durch die INSPIRE-Richtlinie in Bezug auf Standortinformationen und durch die Richtlinie über Patientenrechte in Bezug auf Gesundheitsdaten), doch viele Datensätze stehen Wissenschaftlern, der Industrie, öffentlichen Verwaltungen und politischen Entscheidungsträgern nicht zur Verfügung. Während die Interoperabilität von Verwaltungsdaten im Wesentlichen Mindeststandards sowie Rechtssicherheit im Hinblick auf den Zugang und die Verwendung der Daten und praktische Unterstützung erfordern, wird der Datenaustausch auch durch die Größe der Datensätze, die unterschiedlichen Formate, die Komplexität der benötigten Software zur Analyse der Daten und traditionell tiefe Gräben zwischen den Fachrichtungen behindert. Benötigt werden einfache „Meta-Daten“, mit denen Daten und Spezifikationen für den Datenaustausch identifiziert, breit zugänglich und für die Verarbeitung durch gängige, quelloffene Datenanalysewerkzeuge bereitgestellt werden können. Zudem stellen sich Fragen der langfristigen Datenbewahrung und der Wiederherstellung von Daten. Weltweit haben sich zwar bereits Basisinitiativen gegründet und einige Mitgliedstaaten machen Fortschritte auf diesem Gebiet, doch die europäische Beteiligung an diesen Initiativen ist gering und weitestgehend uneinheitlich.

Drittens behindert die Fragmentierung die datengesteuerte Wissenschaft. Dateninfrastrukturen sind getrennt nach wissenschaftlichen und wirtschaftlichen Bereichen, nach Ländern und nach Verwaltungsmodellen. Es gibt Unterschiede zwischen den Zugangsstrategien für die Vernetzung, für die Datenspeicherung und die Verarbeitung von Daten. Nichtvernetzte und langsame Daten- und Recheninfrastrukturen behindern die wissenschaftliche Erkenntnis, schaffen Silos und bremsen die Weitergabe von Wissen. Gemeinsam nutzbare Forschungsdaten, Analysewerkzeuge für offene Daten und vernetzte Recheneinrichtungen müssen der großen Mehrheit der Forscher in Europa zur Verfügung stehen – nicht nur den Spitzenwissenschaftlern führender Disziplinen an den großen Forschungseinrichtungen. Zudem orientieren sich Europas Hochschulen und Forschungszentren im Allgemeinen an nationalen Strukturen, denn es fehlt an Möglichkeiten für die Verarbeitung, Speicherung und Analyse von Daten im europäischen Maßstab. Das erschwert die wissenschaftliche Zusammenarbeit in der EU, vor allem wenn es um die datengestützte fachübergreifende Zusammenarbeit geht. In einer jüngst durchgeführten öffentlichen Konsultation vertrat eine überwältigende Mehrheit die Auffassung, dass eine Europäische Cloud für offene Wissenschaft durch eine bessere gemeinsame Nutzung von Ressourcen auf nationaler und internationaler Ebene die Wissenschaft effizienter machen würde.

Viertens besteht in Europa ein stark steigender Bedarf an Hochleistungsrechnern der Spitzenklasse, um Daten in Wissenschaft und Technik verarbeiten zu können. Die Simulierung eines vollständigen Flugzeugs der nächsten Generation, Klimamodelle, die Verknüpfung von Genom und Gesundheit, die Erforschung des menschlichen Gehirns, In-silico-Tests von Kosmetika zur Reduzierung der Zahl der Tierversuche – für all diese Forschungsarbeiten werden Rechenkapazitäten im Exa-Maßstab benötigt. Langfristig verspricht zwar die Quanteninformatik Rechenprobleme zu lösen, die die Fähigkeiten der gegenwärtigen Hochleistungsrechner übersteigen, doch die Wettbewerbsfähigkeit der EU hängt auch von der Unterstützung der Hochleistungsrechner für europaweite Dateninfrastrukturen ab.