Gaia ist eine der Urgöttinen der griechischen Mythologie[1]   Siehe auch Gaia-Mythologie in Wikipedia. Dieser Artikel gibt eine kurze Übersicht über das Projekt Gaia-X als Nextgeneration Cloud Computing: Motivation für das Projekt. Was ist Gaia-X? Projektorganisation. Rolle der Zivilgesellschaft und Aussichten.

1       Motivation

Wegen des CLOUD Acts[2] (Clarifying Lawful Overseas Use of Data Act) fürchten viele Nutzer von Cloud-Services US-amerikanischer Cloud-Provider, dass personenbezogene Daten in Europa von der US-Regierung gegen die DSGVO eingesehen, kopiert oder verändert werden könnten.

Die Forderung nach nationaler Datensouveränität wuchs daher in den letzten Jahren, auf die die deutsche Bundesregierung mit der Gaia-X-Initiative des Bundeswirtschaftsministeriums BMWi und des Bundesforschungsministerium BMBF sowie vielen Firmen aus dem IT-Umfeld (SAP, Telekom, Bosch, Siemens, u.v.m.) und Forschungseinrichtungen reagierte. Auch Nicht-EU-Firmen dürfen mitwirken, wenn sie europäisches Recht einhalten.

Zum einen soll Gaia-X auch ein europäischer Gegenpol zu amerikanischen und chinesischen Hyperscalern (Amazon, Microsoft, Google, Alibaba, usw.) sein, in dem europäisches Recht gilt, zum anderen ist nach dem deutschen Start im Oktober 2019 auch die europäische Perspektive zunächst mit Frankreich hinzugetreten^[3].

Zum Start haben BMWi und BMBF eine 50-seitige Broschüre herausgegeben „Das Projekt Gaia-X – Eine vernetzte Dateninfrastruktur als Wiege eines vitalen, europäischen Ökosystems“[4], die das Projekt beschreibt.

Dabei geht es nicht darum, mit öffentlichen Fördermitteln einfach den nächsten Hyperscaler zu bauen, sondern mit Standards viele Cloud-Lösungen zu einer Edge-Cloud-Lösung zu orchestrieren, wobei dann sichergestellt ist, dass der Benutzer einzelne Lösungsbestandteile zu einer Gesamtlösung zusammenstellen kann. Wobei er sichergehen kann, dass europäisches Recht angewendet wird, und die Anbieter genau wissen, wer ihre Lösungen nutzt und bezahlt. Die an dem Projekt Mitwirkenden tun dies auf eigene Rechnung.

Die Broschüre gibt neben den technischen Details auch eine lange Liste von möglichen Anwendungsfeldern. Den Themen sind auch Paten zugeordnet, die Unterstützung leisten können oder Rat geben.

• Auf dem Weg zur Industrie 4.0
• Praktische Umsetzung von Industrie 4.0
• Synergien in Zuliefernetzwerken nutzen
• Sichere und multifunktionale Cloud-Umgebung für die Wohnungswirtschaft zur Generierung von Smart-Living-Lösungen mit hohen Latenzanforderungen
• Financial Big Data Cloud – Stärkung des deutschen und europäischen Finanzmarktplatzes
• Künstliche Intelligenz für klinische Studien
• KI-basierte eTriage in der Notaufnahme
• Bessere Gesundheitsvorsorge mit „Smart Wearables“ – wie wir aus Daten lernen können
• Bürgerservice rund um die Uhr: der Chatbot in der öffentlichen Verwaltung
• Mit Big Data aus dem All die zukunftsfähige Stadt gestalten
• Den Krebs besiegen – eine Forschungscloud für Genomdaten
• Datenbasierte Innovation: High Performance und Quantum Computing „as a Service“

Wie diese Themen von dem Gaia-X-Ansatz profitieren können, zeigt sich, wenn man sich den technischen Ansatz näher ansieht.

2       Was ist Gaia-X?

Die folgende Abbildung zeigt die Architektur von Gaia-X. Es ist nicht eine monolithische, geschlossene Architektur („Vendor lock-in“), sondern eine Orchestrierung einer Vielzahl von Cloud-Solutions bzw. -Services. Ein Anwender meldet sich beim Repository an, wo er einen Katalog der verfügbaren Lösungen findet. Dies können Cloud-Services auf unterschiedlichen Ebenen sein: IaaS, PaaS, SaaS, usw. Die Identität des Anwenders und der Services werden sichergestellt. Die Qualität der Services wird gesichert und der Service muss sich online selbst beschreiben. Dann kann der Nutzer sich sein Anwendungsset zusammenstellen.

Abbildung 1: A Federated Data Infrastructure as the Cradle of a Vibrant European Ecosystem[5]

Stellen Sie sich vor, Sie würden eine Airline besitzen. Dann könnten Sie Ihr Geschäft so mit Cloud-Technologie unterstützen:

• Ihre Flugzeuge übermitteln an Sie ständig weltweit IoT Daten, z.B. aus den Triebwerken. Dann könnte Ihre Servicefirma, aber auch der Triebwerkshersteller permanent Daten bekommen. Sie könnten die Wartung kostengünstiger von starren Intervallen auf „on Demand“ umstellen, also nur warten, wenn es notwendig ist. Die IoT-Daten können Sie miteinander in einer IaaS-Cloud sharen.
• Damit Flugzeuge und Passagiere zu bestimmten Flügen zusammenfinden können, betreiben Sie ein Online-Buchungssystem. Das muss 24*7 hochverfügbar weltweit einsetzbar sein. Dafür kann man einen PaaS-Cloud-Service mit höchsten Anforderungen und Ausfallsicherheit einsetzen.
• Nun wollen Sie auch alle Geldflüsse überwachen und buchen Einzahlungen und Auszahlungen in einem ERP mit Ergänzungen für die Logistik ihres Flugbetriebes. Dieses System kann in eine dritte SaaS-Cloud bringen.
• Letztlich wollen Sie ihre großen Datenmengen automatisch analysieren mit Künstlicher Intelligenz bzw. Machine Learning oder einfach mit statistischer Analyse z.B. mit dem Paket R. Diese Software können Sie dann in einer vierten SaaS-Cloud laufen lassen. Sie können analysieren, ob Ihre Marketing-Maßnahmen erfolgreich waren oder ihre Flüge mit guter Auslastung und gutem Deckungsbeitrag flogen. Bei Ihren Flugzeugen können Sie überwachen, ob sie Wartung brauchen. Die Analyse muss nicht (kann aber) in Echtzeit erfolgen, so dass die Cloud-Fazilitäten nur dann gebucht (und bezahlt) werden, wenn sie gebraucht werden.

Diese Orchestrierung von Cloud-Fazilitäten für eine lastabhängige Nutzung (Peak-Last oder periodische Nutzung) ergibt niedrigere Kosten als ein klassisches, eigenes On-premise-Rechenzentrum, das im Kapitalbedarf an den Spitzenlasten ausgelegt sein muss.
Der Nutzen von Gaia-X liegt also für den Anwender darin, dass er aus einer Vielzahl von Möglichkeiten standardisiert auswählen kann, seine Kosten verringern kann und seine Daten dort speichern kann, wie es seine nationale Gesetzgebung für Sicherheit und Datenschutz sowie die Compliance verlangt. Öffentliche Betriebe können noch besser auf kommerzielle Cloud-Angebote zurückgreifen, ohne kostenintensiv eigene Cloud-Angebote aufzubauen. Für Anbieter ist es trefflich, die eigenen Angebote über eine Plattform mit hoher Reichweite und auch automatisierbar absetzen zu können

3       Projektorganisation

Die oben beschriebene Architektur ist erst mal ein Ziel auf Papier, das nun mit dem Gaia-X-Projekt zum Leben erweckt werden soll. Dazu gibt es eine Projektleitung, die durch Beirat, Projektunterstützung und Kommunikation unterstützt wird. Von hier aus werden auch die internationalen Aktivitäten koordiniert.
Es gibt zwei Hauptgruppen von Projektteams: a) die Anwenderökosysteme und -anforderungen und b) die technische Umsetzung.

Zu den Anwenderökosystemen und -anforderungen gehören z.B.:

• Industrie 4.0 /KMU
• Smart Living
• Finanzwesen
• Gesundheitswesen
• Öffentlicher Sektor
• Energiesektor

Die technische Umsetzung gliedert sich u.a. in

• Architecture Board
• Software and Architecture
• Operational Infrastructure (dem auch Cloudical angehört)
• Storage, Compute and network
• Certification and Accreditation

Von Ende 2019 bis Ende 2020 soll in diesem hochkomplexen Umfeld ein Prototyp entstehen. Milestones werden die Hannover Messe und Übernahme der EU Ratspräsidentschaft Mitte 2020 sein. Die Arbeitsgruppen haben mindestens jede Woche einen koordinierenden Call und je nach Corona Präsenzmeetings. Die über 100 Organisationen finanzieren sich aus eigenen Mitteln ohne Zuschüsse der Öffentlichen Hand.

4       Rolle der Zivilgesellschaft

Die Zusammensetzung der Stakeholder aus Verwaltung, Wissenschaft und Wirtschaft ist eher traditionell, wie man es bei der Erstellung von Normen wie DIN auch seit Langem kennt. Manche kritisieren, dass die Zivilgesellgesellschaft im Projekt aber nicht vertreten ist und sich nicht einbringen kann.

Sie könnte zusätzliche Impulse geben, um den Erfolg des Projektes sichern zu helfen. Beispielsweise könnten über Gaia-X offene Daten (Open Data) zur Verfügung gestellt werden, wie sie z.B. die Initiative luftdaten.info[6] des Open Knowledge Lab Stuttgart für die Feinstaubbelastung der Luft macht, die mit einfachen Sensoren (30 €) mittlerweile an vielen hundert Messstellen in Deutschland und darüber hinaus in Echtzeit sammeln und sie sofort veröffentlichen. Weitere Messungen für andere Schadstoffarten sind geplant (NO_x, etc.). Diese Daten könnten alle in Echtzeit auch in Gaia-X zur Verfügung gestellt werden
Wenn Standards nur durch Staat und Wirtschaft geschaffen werden, kann das zu Problemen führen. Im Projekt „NextGEOSS[7]“ der EU zum Beispiel, das über 1,5 Mio. Datensätze aus Satelliten der EU (Fotos, Radar, Laser sowie deren Metadaten) sammelt, arbeiten Staat, Wirtschaft und Zivilgesellschaft zusammen. Wenn bestehende Standards angepasst werden müssen (wie z.B. OpenSearch[8] um Raum- und Zeit-Daten in den Metadaten ergänzt werden muss, damit Satellitenfotos lokalisierbar sein können). Erfolgt das nicht mehr wie in der INSPIRE-Welt mit DIN- oder ISO-Normen, sondern mit offenen und kostenlosen Standards der OGC (Open Geospatial Consortium[9]). Der Erfolg der raschen Ausbreitung des Internets war unter anderem auch damit begründet, dass die Standards (RFCs = Request for comment[10]) für jedermann frei und kostenlos verfügbar waren.

Es wäre also zu überlegen, wie man die Zivilgesellschaft schneller an Gaia-X heranführen könnte z.B. durch Mitarbeit im Projekt oder durch Hackathons.

5       Aussichten

Manche Beobachter sehen das Vorhaben skeptisch. Auf der anderen Seite ist es nicht ein weiterer „me too“-Ansatz für den Bau eines europäischen Hyperscalers, sondern etwas völlig Neues, sozusagen ein Layer über den Hyperscalern zum Orchestrieren von Multicloud-Edge-Clouds. Selbst wenn das Projekt scheiterte, würde man viel lernen, was notwendig ist für die nächste Generation von Cloud-Computing. Und das mitten in Europa.

Cloudical arbeitet mit in dem Projekt Gaia-X in der Workgroup 2 „Operational Infrastructure“[11], Hier kann Cloudical den meisten Sachverstand einbringen aus seinem Tagesgeschäft mit Cloud-Infrastrukturen.

Cloudical ist davon überzeugt, dass für Multicloud-Strategien Standards notwendig sind, um einerseits den Anbietern zu ermöglichen, an einer Cloud-Orchestrierung schnell teilnehmen zu können und andererseits für eine Orchestrierung vieler Cloud-Services der Anwender mit einer solchen Metaplattform großen Nutzen ziehen kann.

See also: www.data-infrastructure.eu

Wolfgang Ksoll ist Senior Project Leader & Senior Business Development Leader bei der Cloudical GmbH und arbeitet bei Gaia-X mit. Wolfgang.Ksoll@loudical.io

[1] Gaia ist in der griechischen Mythologie die personifizierte Erde und einer der ersten Göttinnen https://de.wikipedia.org/wiki/Gaia_(Mythologie)

[2] https://de.wikipedia.org/wiki/CLOUD_Act

[3] Ariane Rüdiger: Gaia-X soll eine rechtskonforme europäische Cloud werden – Europäisch, global sicher. iX 4/2020 S.84-89.

[4] https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/Publikationen/Digitale-Welt/das-projekt-gaia-x.html

[5] https://www.bmwi.de/Redaktion/EN/Publikationen/Digitale-Welt/project-gaia-x.pdf?__blob=publicationFile&v=4

[6] https://luftdaten.info/

[7] https://nextgeoss.eu/

[8] https://de.wikipedia.org/wiki/OpenSearch

[9] https://www.ogc.org/

[10] https://en.wikipedia.org/wiki/Request_for_Comments

[11] The Working Group “Operational Infrastructure” defines the physical and infrastructural criteria for the selfdescription of providers and nodes. Minimum requirements for data centres, networks and hardware will be defined here. These include sub-criteria such as sustainability, physical security and geographical assignment.