29. Oktober 2019
Digitalgipfel 2019

DLR als Part­ner für neu­es Cloud-Platt­form­kon­zept GAIA-X der Bun­des­re­gie­rung

Global Urban Footprint – Europa
Glo­bal Ur­ban Foot­print – Eu­ro­pa
Bild 1/2, Credit: ©DLR

Global Urban Footprint – Europa

Das Team „Smart Ci­ties und Raum­ent­wick­lung“ der Ab­tei­lung „Dy­na­mik der Land­ober­flä­che“ am Deut­schen Fer­ner­kun­dungs­da­ten­zen­trum (DFD) lie­fert mit Hil­fe der Erd­be­ob­ach­tung ge­zielt Da­ten, In­for­ma­tio­nen zur Un­ter­stüt­zung ei­ner nach­hal­ti­gen Sied­lungs­ent­wick­lung und Be­wer­tung von Um­welt- und Stand­ort­be­din­gun­gen. Die ent­spre­chen­den Sys­tem­lö­sun­gen zie­len auf ei­ne au­to­ma­ti­sier­te In­for­ma­ti­ons­ge­win­nung aus um­fang­rei­chen und he­te­ro­ge­nen Da­ten­be­stän­den ab (Big Earth Da­ta). Da­zu kom­men Ver­fah­ren der Künst­li­chen In­tel­li­genz (Ma­schi­nel­les Ler­nen) und des ver­teil­ten Rech­nens in Com­pu­ter-Clus­tern zum Ein­satz (High Per­for­mance Pro­ces­sing and Da­ta Ana­ly­tics).
World Settlement Footprint Evolution (WSF-Evo) – Siedlungswachstum von 1985-2015 in Shanghai
World Sett­le­ment Foot­print Evo­lu­ti­on (WSF-Evo) – Sied­lungs­wachs­tum von 1985-2015 in Shang­hai
Bild 2/2, Credit: ©DLR

World Settlement Footprint Evolution (WSF-Evo) – Siedlungswachstum von 1985-2015 in Shanghai

Ge­gen­wär­tig wach­sen die Städ­te ins­be­son­de­re in Asi­en und Afri­ka in atem­be­rau­ben­dem Tem­po. In­ner­halb we­ni­ger Jah­re wuch­sen sie zu Me­ga­ci­tys. Wie kön­nen die Chan­cen der Ur­ba­ni­sie­rung sinn­voll ge­nutzt wer­den? Wie las­sen sich die ne­ga­ti­ven Be­gleiter­schei­nun­gen des schnel­len Wachs­tums mil­dern oder gar ver­mei­den? Das sind zen­tra­le ge­sell­schaft­li­che Fra­gen der kom­men­den Jahr­zehn­te. Denn die Zu­kunft ist ur­ban.

• GAIA-X hilft DLR-Forschern bei der sicheren Vernetzung mit anderen Cloud-Teilnehmern.
• Forschung mit großen Datenmengen wird in Deutschland und Europa unabhängiger.
• Schwerpunkte: Digitalisierung, Erdbeobachtung, Big Data, Smart Cities

Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) beteiligt sich als eine der ersten Forschungseinrichtungen an der Entwicklung eines Konzepts für eine neue europäische Cloud-Infrastruktur GAIA-X. Das gab die Bundesregierung am 29. Oktober 2019 auf dem diesjährigen Digitalgipfel in Dortmund bekannt. Das DLR stellt für einen solchen sogenannten "Hyperscaler" einen Anwendungsfall aus der Erdbeobachtung. Die DLR-Forschenden aus diesem Bereich zeigen auf, wie zukünftig Datenbestände, Algorithmen und Forschungsergebnisse gemeinsam mit anderen Cloud-Teilnehmern aus Industrie, Wissenschaft und Verwaltung effizienter und sicher ausgetauscht werden können. Entscheidend dabei ist die hohe Rechenleistung, mit der große Mengen Satellitendaten für Urbanisierungsforschung und Stadtentwicklung verarbeitet werden. Im DLR-Projekt Space4Cities handelt es sich um ein Volumen in Höhe von rund 16 Petabyte, was einer Speicherkapazität von 22 Millionen CDs oder 2 Millionen Film-DVDs entspricht.

Deutsche Forschungseinrichtungen sind für die Analyse und Verarbeitung der immensen Datenmengen bisher regelmäßig auf die Rechenleistung US-amerikanischer, kommerzieller Cloud-Anbieter angewiesen. Diese Abhängigkeit birgt Risiken. Sollten die Anbieter ihre Dienste einstellen, verliert die Forschung leistungsstarke Datenzugänge und spezifische Werkzeuge zur effizienten Verarbeitung von Forschungsdaten. Zudem können Forschungseinrichtungen in dieser Konstellation ihr geistiges Eigentum kaum schützen: Ihre Algorithmen und Daten zur Analyse liegen auf den Servern der Cloud-Anbieter.

Über GAIA-X sollen langfristig Alternativen für Big Data Analytics in Europa aufgebaut werden – und damit auch zum langfristigen Schutz geistigen Eigentums. "Mit dem ausgewählten Anwendungsbeispiel aus der Forschung unterstützen wir die Entwicklung einer Cloud-Infrastruktur auf der Grundlage deutscher und europäischer Sicherheitsstandards und knüpfen gleichzeitig an unsere eigene Strategie zu High Performance Data Analytics an. Im Austausch mit Partnern aus Industrie, Wissenschaft und Verwaltung können wir Erkenntnisse aus der Forschung und Anwendung bereits in der Startphase von GAIA-X nutzbringend einbringen", erklärt Klaus Hamacher, stellvertretender Vorstandsvorsitzender des DLR.

Mit Big Data aus dem All die zukunftsfähige Stadt gestalten

Bis zum Jahr 2030 werden 70 Prozent der Weltbevölkerung in Städten leben. Die satellitengestützte Erdbeobachtung liefert im Projekt Space4Cities eine wichtige Informationsgrundlage für neue Lösungen zur nachhaltigen Stadt- und Raumentwicklung. Um konkrete und effektive Lösungen für Stadtentwickler und Entscheidungsträger anbieten zu können, ist es oftmals notwendig, die Satelliteninformationen mit Daten der öffentlichen Verwaltung zu kombinieren und auszuwerten. Genau hier kann GAIA-X eine wichtige europäische Alternative zu anderen Cloud-Anbietern werden, um technische und regulatorische Hürden bei der Datenspeicherung in einer gemeinsamen Schnittstelle zu überwinden.

"GAIA-X bietet uns künftig die Möglichkeit, unabhängiger von der Rechenkapazität US-amerikanischer Web-Service-Plattformen zu arbeiten", sagt Projektleiter Dr. Thomas Esch vom Deutschen Fernerkundungsdatenzentrum (DFD) des DLR. "Die Plattform wäre ein wichtiger Meilenstein, Cloud-Teilnehmer innerhalb eines gemeinsamen Ökosystems, zum Beispiel der Forschung zu urbanen Räumen, zu vernetzen und die synergistische Auswertung von Datenbeständen aus Erdbeobachtung und öffentlicher Verwaltung nach europäischen Zugriffsstandards zu ermöglichen. Dadurch können wir in Europa letztlich auch neue Geschäftsmodelle in der Sharing Economy oder im öffentlichen Personen-Nahverkehr etablieren."

Das DLR arbeitet im Bereich der Erdbeobachtung an zahlreichen anwendungsnahen Themenfeldern. Satellitendaten liefern wichtige Informationen für Analyse und Forschung zum globalen Wandel, zur Urbanisierung oder für den Katastrophenschutz.

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