Acht Milliarden Geräte waren 2020 digital vernetzt. In den kommenden zehn Jahren wird sich diese Zahl vervielfachen: Schätzungen gehen von 50 Milliarden vernetzen Geräten im Jahr 2030 aus. Die zunehmende digitale Vernetzung – auch Hyperkonnektivität genannt – wird in Zukunft sämtliche Interaktionsformen unserer Gesellschaft durchdringen. Immer mehr Menschen und Dinge werden digital miteinander verbunden und kommunizieren. Konkret bedeutet das: Die Vernetzung von Mensch-zu-Mensch, Mensch-zu-Maschine sowie Maschine-zu-Maschine wird drastisch zunehmen – mit Auswirkungen auf alle Lebens- und Arbeitsbereiche, Bevölkerungsschichten und Altersgruppen.

Die digitale Vernetzung und gesteigerte Konnektivität von Gegenständen, Orten und Menschen wird neue Technologien, Produkte, Dienstleistungen, Geschäftsmodelle, Lebens- und Arbeitsmuster hervorbringen. Auch in dieser Zukunft müssen Datenschutz und Privatheit gewährleistet sein. Gleichzeitig werden sich neue Risiken durch Cyberangriffe, den Diebstahl von geistigem Eigentum oder gar den Verlust von digitalen Identitäten ergeben. Es gilt, Chancen im Interesse der Bürgerinnen und Bürger in Deutschland zu ergreifen sowie mögliche Risiken frühzeitig zu erkennen und zu minimieren. Das ist das Ziel der Leitinitiative Hyperkonnektivität des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF).

Leitinitiative Hyperkonnektivität: Digitale Vernetzung der Zukunft

Mit der Leitinitiative wollen wir dafür Sorge tragen, dass bei allen Forschungsmaßnahmen im Bereich der IT-Sicherheitsforschung und der Kommunikationssysteme

- stets der Mensch im Mittelpunkt stehen wird,
- Nachhaltigkeit mitgedacht und angestrebt wird
- und eine erhöhte Widerstandskraft (Resilienz) bei Systemen erreicht wird.

Um diese Ziele zu verwirklichen, verankern wir zentrale Paradigmen und Werte in der Forschungsförderung:

- Bei allen Forschungsvorhaben sollen Cybersicherheit und Datenschutz von Anfang an mitgedacht werden (Security-by-Design).
- Schon bei der Entwicklung und Spezifizierung der kommenden Systeme müssen freiheitlich-demokratische Werte im Mittelpunkt stehen (Values-by-Design).
- Privatheit und Selbstbestimmung müssen als Grundprinzipen der verteilten und vernetzten Datennutzung etabliert werden (Privacy-by-Design).
- Ökologische, ökonomische und soziale Nachhaltigkeit müssen zu festen Bestandteilen jeder geförderten Forschungsmaßnahme werden (Sustainability-by-Design).

Sicherheit in der physikalisch-digitalen Welt

In einer hypervernetzten Gesellschaft gewinnen die Sicherheit und Verlässlichkeit kritischer Infrastrukturen, der vernetzten Mobilität, einer verteilten Energieerzeugung oder der digitalisierten Medizin eine neue Dimension an Schutzbedürftigkeit. Kriege, Krisen und Katastrophen verdeutlichen eindringlich die Notwendigkeit, dass die Kommunikations- und Informationssysteme in einer zukünftig hypervernetzten Gesellschaft resilient, sicher und nachhaltig gestaltet sein müssen.

Sichere Informations- und Kommunikationssysteme

Die Sicherheit und Verlässlichkeit unserer IT-Infrastrukturen ist essenziell und muss gewährleistet sein – heute und in Zukunft. Mit der Forschungsförderung des BMBF steht Deutschland in den Bereichen IT-Sicherheit, Kommunikationssysteme und Quantenkommunikation mit an der Spitze der internationalen Anstrengungen in Forschung und Entwicklung. Darüber hinaus etabliert die Projektförderung einen direkten Austausch mit themen- und marktrelevanten Unternehmen, die bereits heute in allen die Hyperkonnektivität betreffenden Aspekten forschen bzw. agieren. Das BMBF wird über die Forschungsförderung hinaus durch Transfer- und Vernetzungsmaßnahmen darauf hinwirken, dass gesellschaftliche Faktoren und Anforderungen wie Vertrauenswürdigkeit, Nachhaltigkeit, Resilienz und Sicherheit schon bei der Erforschung mitgedacht und implementiert werden.

Schneller Datentransfer als Motor für die hypervernetzte Gesellschaft

Mit der zunehmenden digitalen Vernetzung steigt auch das Datenvolumen, das im Umlauf ist. Expertinnen und Experten rechnen mit etwa 350 bis 400 Zetabyte zum Jahr 2030. 50 Zetabyte entsprechen 50 Billionen Gigabyte. Würde man diese Datenmenge auf DVDs speichern, wäre der Stapel 2,6 Millionen Kilometer hoch – das entspricht dem 63-fachen Umfang unserer Erde.

Für dieses Datenvolumen brauchen wir leistungsfähige Netze wie den kommenden 6G-Standard: Dieser wird durch die Verbindung mit Sensorik und verteilter Intelligenz die vollständige virtuelle Abbildung der Umgebung ermöglichen. Man wird so z. B. den gesamten Maschinenpark einer Fabrikhalle in Echtzeit abbilden und faktisch von einem anderen Ort aus steuern können. Dies wird ohne Zweifel vielfältige Auswirkungen nach sich ziehen. Es gilt sicherzustellen, dass die Interaktionen zwischen Mensch, Technologien und Umwelt insgesamt vereinfacht und verbessert werden. Gleichzeitig erfordern diese technischen Systeme einen neuen Grad an Informationssicherheit. So wird voraussichtlich die Quantenkommunikation die Sicherheit des Datenaustauschs digitaler Systeme revolutionieren.

Hyperkonnektivität ganzheitlich, sicher und nachhaltig (mit-)gestalten

Mit der Leitinitiative Hyperkonnektivität wollen wir die Grundlagen für eine hypervernetzte Gesellschaft und schnellen Datentransfer durch zielgerichtete Forschungsmaßnahmen maßgeblich und frühzeitig mitzugestalten.

Die Leitinitiative verfolgt einen ganzheitlichen Ansatz, der sich über alle relevanten Forschungsthemen erstreckt, die einen maßgeblichen Einfluss auf die sich entwickelnde Hyperkonnektivität besitzen. Die Initiative wird sich dadurch auszeichnen, dass sie verschiedene fachliche Communitys zusammenführt (insbesondere IT-Sicherheit, Kommunikationssysteme und Quantenkommunikation), multi- und interdisziplinäre Kompetenzen entwickelt und aufbaut sowie über einen hohen gesellschaftlichen Bezug verfügt.

Das Thema Hyperkonnektivität ist für viele verschiedene Fach- und Forschungsrichtungen relevant. Deswegen soll die Leitinitiative als verbindendes Element das fachliche sowie kommunikative Dach für all die aufgeworfenen multidisziplinären Fragestellungen an zukunftsfähige Informations- und Kommunikationssysteme in einer hypervernetzten Welt darstellen – und diesen mehr Durchschlagskraft und Sichtbarkeit verleihen.

Die wichtigsten Fragen und Antworten zur Hyperkonnektivität

Warum ist eine Leitinitiative Hyperkonnektivität erforderlich?

Der Trend zur Hypervernetzung ist schon heute spürbar. Durch Schlüsseltechnologien – wie beispielsweise 6G – wird diese Entwicklung noch weiter an Fahrt aufnehmen. Gesteigerte Konnektivität wird zu vielfältigen Veränderungen in Wirtschaft und Gesellschaft und neuen Abhängigkeiten führen: bei den Lebens- und Arbeitsmustern der Menschen, bei den technischen Anforderungen der Unternehmen bzw. der Wirtschaft, aber auch beim Staat, wenn man an den Schutz und die Verlässlichkeit kritischer Infrastrukturen denkt. Es ist in der Forschungsförderung wichtig, vorausschauend zu denken und zu planen. Daher ist jetzt der richtige Zeitpunkt für die Leitinitiative Hyperkonnektivität.

Wie ist die BMBF-Leitinitiative mit der Digitalstrategie der Bundesregierung verknüpft?

Das BMBF bringt sich vielfältig in die Digitalstrategie der Bundesregierung ein. Sie ist enorm wichtig für Wirtschaft und Gesellschaft. Aber das BMBF versteht sich auch als Vorreiter und bereitet mit der Forschung immer auch schon die nächste Periode vor – so nun mit der Leitinitiative Hyperkonnektivität, die auf der Digitalstrategie aufbaut und auch auf die geplante Zukunftsstrategie einzahlt. Inhaltlich knüpft die Leitinitiative explizit an diese Strategien an: So streben wir beispielsweise auch die Schaffung von resilienten Informations- und Kommunikationssystemen und die Nutzung digitaler Technologien als Innovationsbeschleuniger an. Was sie unterscheidet, ist der stark zukunftsgerichtete, ganzheitliche und grundlagenorientierte Ansatz.

Auf welche Forschungsthemen fokussiert sich die Leitinitiative?

Den thematischen Nukleus der Leitinitiative bilden die Bereiche Kommunikationssysteme, also z. B. 6G und kabelgebundene Systeme, aber auch die IT-Sicherheitsforschung mit z. B. der Quantenkommunikation. Ausgehend von diesen Forschungsrichtungen werden wir unterschiedliche fachliche Communitys zusammenführen und Themen an den Schnittstellen gezielt adressieren – von der Grundlagenforschung bis hin zur Anwendung in der Wirtschaft und Gesellschaft. So wird beispielsweise ganz aktuell der wissenschaftliche Austausch der Forschenden aus den Bereichen 6G und Quantenkommunikation über neu geschaffene Transfer- und Vernetzungsstellen intensiviert.

Woran wird man den Erfolg der Leitinitiative festmachen?

Die Ziele der Leitinitiative sind eindeutig benannt: Der Mensch soll stets bei allen Maßnahmen im Mittelpunkt stehen. Konkret soll das Leben des Menschen in der hypervernetzten Gesellschaft durch Assistenzsysteme angenehmer gestaltet sowie die digitale Teilhabe und informationelle Selbstbestimmung in der digitalen und physischen Welt verbessert werden. Gleichzeitig soll die Nachhaltigkeit der Entwicklung und des Wandels stets mitgedacht und angestrebt werden. Eine erhöhte Resilienz, also Widerstandsfähigkeit, bei IT-Systemen und der Netzinfrastruktur soll ebenso erreicht werden. Diese Ziele und Indikatoren werden sich zum einen in den Förderaufrufen des BMBF wiederfinden. Zum anderen sind diese Ziele bei jedem Forschungs- und Förderergebnis auch überprüfbar.

Ist die Leitinitiative zeitlich begrenzt?

Nein. Bei der Hyperkonnektivität handelt es um einen langfristigen (Kultur-)Wandel, der uns mindestens in den kommenden zwei Jahrzehnten begleiten wird. Die Forschungsförderung benötigt gerade hier also einen langen Atem. Von daher ist eine zeitliche Befristung derzeit nicht vorgesehen.