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Cloud-Computing bekommt Gesellschaft

„Digital meets Mittelstand“: In der vierten Ausgabe der Serie, die IHK Berlin und ÖFIT gemeinsam konzipieren, geht es um Cloud- und Edge-Computing. Was es ist und wie Unternehmen es nutzen können.
von Dr.-Ing. Alexander Willner Ausgabe 12/2020

Was ist Cloud-Computing?
Was ist Cloud-Computing? Foto: Getty Images Andriy Onufriyenko
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Warum Sie diesen Artikel lesen sollten

  • Die Nutzung von Edge- und Cloud-Computing macht Unternehmen flexibler.
  • Edge-Computing kann sehr gut gewährleisten, dass wichtige Ressourcen greifbar sein.

Mit Cloud-Com­pu­ting wird das IT-Prin­zip bezeich­net, die gesam­te IT-Leis­tung nicht mehr vor Ort auf der Hard­ware der Nut­zer zu erbrin­gen, son­dern aus dem Netz zu bezie­hen. Dies erlaubt eine hohe Ska­lier­bar­keit der Rechen-, Spei­cher- und Über­tra­gungs­leis­tun­gen sowie ein gesi­cher­tes Qua­li­täts­ni­veau und Manage­ment der Diens­te. Ska­len­ef­fek­te zei­gen sich ins­be­son­de­re bei gro­ßen, welt­um­span­nen­den Cloud-Infra­struk­tu­ren, die als Public Cloud poten­zi­ell allen Inter­net-Nut­zern zur Ver­fü­gung ste­hen. Die Vir­tua­li­sie­rung der eige­nen IT-Infra­struk­tur spart Kos­ten und erlaubt neue Geschäfts­mo­del­le. Der Preis ist eine Zen­tra­li­sie­rung, die Aus­la­ge­rung der phy­si­schen Hoheit über die eige­nen Daten und Anwen­dun­gen sowie die weit­ge­hen­de Abhän­gig­keit vom Netz, da das Inter­net kei­ne Dienst­qua­li­tät (QoS) garan­tie­ren kann. Ins­be­son­de­re für zeit­kri­ti­sche Anwen­dun­gen, wie Steue­run­gen von Maschi­nen, kön­nen die Kom­mu­ni­ka­ti­ons­we­ge zu lang wer­den. Auch ent­steht ein Ziel­kon­flikt zwi­schen den Ska­len­ef­fek­ten des Cloud-Com­pu­ting und den Mög­lich­kei­ten des Daten­schut­zes.

Das Bes­te aus bei­den Wel­ten nut­zen

Es gilt also die Erfah­run­gen und Ent­wick­lun­gen aus dem Cloud-Com­pu­ting zu nut­zen und gleich­zei­tig die Ver­ar­bei­tung und (Zwischen-)Speicherung von Daten wie­der näher an den Ort der Anwen­dung zu brin­gen, bei­spiels­wei­se in einem Indus­trie­be­trieb. Edge-Com­pu­ting ermög­licht eine ver­teil­te IT-Archi­tek­tur, ohne gleich­zei­tig auf die Vor­tei­le cloud­ba­sier­ter Umge­bun­gen ver­zich­ten zu wol­len. Unter Edge-Com­pu­ting kann im Kern ein ver­teil­tes Cloud-Com­pu­ting-Para­dig­ma ver­stan­den wer­den, das hohe Anfor­de­run­gen in Bezug auf Daten­schutz, Ant­wort­zeit, Auto­no­mie und Ener­gie­be­darf berück­sich­tigt.

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Vom Edge-Com­pu­ting-Para­dig­ma wird gesagt, es habe das Poten­zi­al, gan­ze Indus­tri­en zu revo­lu­tio­nie­ren, die grund­le­gen­de Infra­struk­tur für neue Tech­no­lo­gi­en (wie Indus­trie 4.0, Künst­li­che Intel­li­genz, 5G und Big Data) bereit­zu­stel­len und gesell­schaft­lich-tech­ni­sche Her­aus­for­de­run­gen wie den euro­päi­schen Daten­schutz erst zu ermög­li­chen.

Wert­schöp­fungs­ket­ten und Pro­zes­se

Das Edge-Para­dig­ma kann grund­sätz­lich in allen Berei­chen mit ver­netz­ter Kom­mu­ni­ka­ti­on und Daten­ver­ar­bei­tung ange­wandt wer­den – auch dort, wo sich Wert­schöp­fungs­ket­ten mit­ein­an­der digi­tal ver­net­zen, wie im Inter­net der Din­ge (IoT) oder in der indus­tri­el­len IoT (IIoT). Das schließt Domä­nen wie Trans­port, Städ­te, Gebäu­de, Land­wirt­schaft, Ener­gie, Medi­zin und Pro­duk­ti­on mit ein, Letz­te­res wird auch als Indus­trie 4.0 bezeich­net. Hier moti­vie­ren hohe Anfor­de­run­gen an (Daten-)Sicherheit, deter­mi­nis­ti­scher Kom­mu­ni­ka­ti­on und Zuver­läs­sig­keit den Ein­satz ver­teil­ter Daten­ver­ar­bei­tung mit­tels Edge-Com­pu­ting.

Zusätz­lich pro­du­zie­ren die zuneh­men­de Ver­net­zung sowie das Hin­zu­fü­gen neu­er Sen­so­ren und digi­ta­ler Abbil­der (digi­ta­le Zwil­lin­ge) immer mehr Daten, die auf­grund ihrer Men­ge nicht mehr an eine zen­tra­li­sier­te Infra­struk­tur über­tra­gen wer­den kön­nen oder sol­len. Es steigt der Bedarf an ver­füg­ba­ren Daten (Big Data), bei­spiels­wei­se zur Ana­ly­se oder in Trai­nings­pha­sen des maschi­nel­len Ler­nens im Rah­men der künst­li­chen Intel­li­genz. Nicht zuletzt die Daten­schutz-Grund­ver­ord­nung (DSGVO) führt zu einem bewuss­te­ren Umgang mit sen­si­blen Daten. Gera­de in Euro­pa bzw. Deutsch­land gibt es Bestre­bun­gen, die Spei­che­rung und Ver­ar­bei­tung von schutz­be­dürf­ti­gen Daten mög­lichst lokal zu hal­ten und nicht unre­flek­tiert in die Cloud zu schie­ben (sie­he z. B. die GAIA-X-Initia­ti­ve der Bun­des­re­gie­rung).

Anwen­dungs­bei­spie­le

Um Anwen­dun­gen cloud­fä­hig zu machen, ist Vir­tua­li­sie­rung erfor­der­lich, also eine Ent­kop­pe­lung der Anwen­dung von kon­kre­ter Hard­ware und Res­sour­cen (wie Rechen­leis­tung oder Spei­cher­platz). Bei der Nut­zung von Cloud-Tech­no­lo­gi­en wer­den die benö­tig­ten Funk­tio­nen einer Anwen­dung weit­ge­hend frei aus ver­füg­ba­ren Grund­funk­tio­nen der IT-Infra­struk­tur zusam­men­ge­stellt. Die Spann­brei­te die­ser Funk­ti­ons­bau­stei­ne reicht von ein­fa­cher Spei­che­rung von Daten­sät­zen bis zur Nut­zung kom­ple­xer Metho­den sta­tis­ti­scher Ana­ly­sen oder künst­li­cher Intel­li­genz. Die vir­tua­li­sier­te Bereit­stel­lung erlaubt Bezahl­mo­del­le, die von der kon­kre­ten Nut­zung abhän­gen und nur mini­ma­le Inves­ti­ti­ons­kos­ten erfor­dern. Die­se genann­ten Eigen­schaf­ten gel­ten auch für die Infra­struk­tur von Edge-Com­pu­ting, sodass die Prin­zi­pi­en von cloud­ba­sier­ten Anwen­dun­gen wie auch der zeit­ge­mä­ßen Anwen­dungs­ent­wick­lung wei­ter Bestand haben.

Zwei kon­kre­te Anwen­dungs­bei­spie­le ver­deut­li­chen den gro­ßen Ein­satz­be­reich von Edge-Com­pu­ting: Kom­men in der Fer­ti­gung Mensch-Maschi­ne-Schnitt­stel­len auf Basis von Aug­men­ted Rea­li­ty (AR) zum Ein­satz, sind die Anfor­de­run­gen an die Daten­über­tra­gung und die Objekt­er­ken­nung, zum Bei­spiel durch künst­li­che Intel­li­genz, sehr hoch. Edge-Com­pu­ting kann hier zusam­men mit einem 5G-Cam­pus­netz die dafür not­wen­di­ge und leis­tungs­fä­hi­ge Infra­struk­tur lokal zur Ver­fü­gung stel­len. Auch die Smart City kann pro­fi­tie­ren, wenn Umwelt­in­for­ma­ti­on und Mobi­li­täts­da­ten von Sen­so­ren mit­tels Edge-Com­pu­ting nahe dem Erfas­sungs­ort gesam­melt und ver­ar­bei­tet wer­den, mit posi­ti­ven Effek­ten auf Daten­schutz und Ener­gie­ef­fi­zi­enz.

Der Autor ist Lei­ter des IIoT-Zen­trums am Fraun­ho­fer-Insti­tut Fokus.

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