Data centers: Por que a Alemanha precisa de uma cadeira para organização de data centers

Quais são os desafios atuais da digitalização na Alemanha?

A Alemanha enfrenta um problema fundamental: apesar dos investimentos anuais de vários bilhões de euros em digitalização, inteligência artificial e robótica, o país carece de infraestrutura adequada para data centers. Essa discrepância entre a ambição digital e a infraestrutura técnica real é particularmente evidente em comparações internacionais. Enquanto a Alemanha tem uma carga conectada de TI de apenas 2,7 gigawatts, os EUA, com 48 gigawatts, e a China, com 38 gigawatts, estão muito à frente. Essa fragilidade estrutural não só ameaça a competitividade da economia alemã, mas também a independência estratégica do país em questões digitais.

Embora a Alemanha ostente o maior polo de infraestrutura digital da Europa, com mais de 2.000 data centers e uma capacidade de TI conectada de mais de 2.700 MW, isso ainda não é suficiente para atender à crescente demanda. Especialistas preveem que a demanda por serviços de nuvem e aplicativos de IA crescerá exponencialmente nos próximos anos, enquanto a expansão da capacidade está progredindo significativamente mais lentamente do que o necessário.

Por que os data centers são tão importantes para a sociedade moderna?

Os data centers constituem a espinha dorsal invisível da sociedade digital moderna. Sem eles, nem os serviços em nuvem, nem os aplicativos de IA, nem as instalações de produção em rede, nem os processos de negócios baseados em dados funcionariam. Eles são os polos da digitalização, muitas vezes esquecidos, para onde tudo converge — desde a simples comunicação por e-mail até os complexos sistemas de controle industrial.

A importância dos data centers torna-se particularmente clara quando se considera seu papel como infraestrutura crítica. Sua falha pode paralisar infraestruturas críticas e ter impactos sociais e econômicos de longo alcance. Se um data center falhar, não apenas empresas individuais paralisam, mas frequentemente setores inteiros ou até mesmo funções sociais básicas. Isso é demonstrado por interrupções regulares, mesmo entre provedores de nuvem estabelecidos, que, apesar da tecnologia de ponta, enfrentam os desafios das operações de data center de alta disponibilidade.

Os data centers na Alemanha já consomem aproximadamente 20 bilhões de quilowatts-hora de eletricidade por ano, o que corresponde a 4% do consumo total de eletricidade. Os operadores de sistemas de transmissão esperam que esse número aumente drasticamente para até 88 bilhões de quilowatts-hora até 2045. Esses números ressaltam a enorme importância dos data centers para a infraestrutura energética e as metas climáticas da Alemanha.

Quais são os riscos geopolíticos da situação atual?

A dependência de poucos provedores americanos representa um risco geopolítico significativo. De acordo com estudos recentes, a Europa detém apenas 4% da capacidade global de IA, enquanto 70% está localizada nos EUA. Essa dependência unilateral torna a Alemanha e a Europa vulneráveis ​​a decisões políticas e conflitos comerciais que estão fora de sua esfera de influência.

O cenário não é mais meramente teórico: caso tensões geopolíticas levem a restrições comerciais ou tarifas punitivas sobre serviços digitais, a Alemanha poderá enfrentar uma perda repentina ou um aumento drástico no custo da infraestrutura de nuvem central. Isso impactaria enormemente a administração, a saúde, o fornecimento de energia e a indústria, colocando em risco a soberania digital do país.

Neste contexto, soberania digital significa a capacidade de operar infraestruturas digitais críticas de forma independente. Não se trata de isolamento completo, mas sim da capacidade estratégica de permanecer capaz de agir em caso de crise e de definir as próprias prioridades. Uma infraestrutura digital resiliente é um pilar da capacidade de inovação, da segurança económica e da soberania tecnológica europeias.

Por que a situação atual de pesquisa e treinamento é inadequada?

Este é o problema central que o Dr. Robert Scholderer aborda em sua carta aberta aos ministérios federais: a Alemanha não possui uma única cátedra universitária que aborde sistematicamente a organização e o desenvolvimento de data centers. Essa lacuna no cenário acadêmico é particularmente grave porque os data centers são ecossistemas altamente complexos que devem ser projetados para serem energeticamente eficientes, seguros, resilientes e organizacionalmente sustentáveis.

A Universidade de Ciências Aplicadas de Deggendorf deu um importante primeiro passo ao oferecer o programa de graduação "Gestão de Data Centers – Operação Inteligente de Infraestrutura" desde 2022. Este programa foi desenvolvido em estreita colaboração com a Associação de Data Centers Inovadores e visa combater a escassez de profissionais qualificados no setor. No entanto, esta é uma abordagem mais voltada para a prática, que, embora importante, não aborda totalmente as deficiências fundamentais da pesquisa.

Uma infraestrutura de data center ideal que torne a Alemanha menos dependente de provedores externos requer métodos científicos e treinamento qualificado, que somente um diploma universitário com um componente de pesquisa correspondente pode proporcionar. A complexidade do assunto exige abordagens interdisciplinares que combinem de forma abrangente ciência da computação, engenharia, economia, supercomputação e segurança cibernética.

Quais áreas específicas de pesquisa uma cátedra abrangeria?

Uma cátedra para Infraestruturas Digitais e Organização de Data Centers abrangeria diversas áreas críticas de pesquisa. O foco inicial seria o desenvolvimento de novos modelos de segurança e conformidade em conformidade com a Diretiva NIS 2. A Diretiva NIS 2, que entrou em vigor em 16 de janeiro de 2023 e teve que ser transposta para a legislação nacional até outubro de 2024, impõe requisitos significativamente mais rigorosos à segurança cibernética de infraestruturas críticas.

A diretiva afeta aproximadamente 30.000 empresas na Alemanha e introduz novas obrigações. Os data centers, como infraestruturas críticas, devem implementar medidas abrangentes de segurança, conduzir a gestão de riscos, reportar incidentes e implementar medidas técnicas e organizacionais de segurança cibernética. Uma cátedra especializada poderia desenvolver padrões e procedimentos cientificamente sólidos que vão além da mera conformidade regulatória.

Outra área de pesquisa fundamental seria a eficiência energética e a sustentabilidade de data centers. A Lei de Eficiência Energética já estipula que novos data centers devem cumprir determinados valores de eficiência energética e utilizar calor residual. Os data centers que iniciarem suas operações após 1º de julho de 2026 deverão utilizar pelo menos 10% do calor residual gerado, com esse número aumentando gradualmente para 20% até 2028. A pesquisa científica sobre soluções ideais para esses desafios seria uma tarefa importante de uma cátedra correspondente.

Quanto investimento é necessário para uma infraestrutura adequada?

Os números sobre as necessidades de investimento são impressionantes e ilustram a dimensão do desafio. A Alemanha precisa investir entre € 60 bilhões e € 75 bilhões até 2030 para competir globalmente em infraestrutura de IA. Somente para infraestrutura de IA e data centers, falta um volume de investimento de aproximadamente € 60 bilhões até 2030 para fechar uma lacuna de capacidade de 1,4 GW.

O estudo da Deloitte "Infraestrutura de IA: Como a Alemanha pode se recuperar na corrida global da IA" mostra que a capacidade dos data centers de alto desempenho para aplicações de IA na Alemanha precisa triplicar até 2030 – dos atuais 1,6 GW para 4,8 GW. No entanto, apenas 0,7 GW estão atualmente em construção e outros 1,3 GW em desenvolvimento, revelando uma lacuna significativa de investimento.

Os altos custos decorrem não apenas dos investimentos em hardware, mas também das desvantagens estruturais da Alemanha. Os data centers alemães têm custos de construção aproximadamente 12% mais altos do que os de Amsterdã e 17% mais altos do que os de Madri. Além disso, os preços da eletricidade na Alemanha são quase o dobro dos dos EUA, com os custos de eletricidade representando até 60% dos custos operacionais totais de um data center.

Atualmente, são investidos anualmente cerca de € 2,9 bilhões em edifícios de data centers e equipamentos técnicos para edifícios. Desse total, aproximadamente € 2,2 bilhões são destinados a equipamentos e sistemas de ar condicionado, fontes de alimentação e outras tecnologias para edifícios. O volume anual de investimentos em hardware de TI, incluindo servidores, soluções de armazenamento e equipamentos de rede, ultrapassa € 10 bilhões.

Qual o papel da segurança cibernética nos data centers?

A segurança cibernética é um aspecto fundamental das operações de data centers, ganhando importância devido à crescente digitalização e ao crescente cenário de ameaças. Os data centers estão expostos a inúmeras ameaças, desde riscos físicos e ambientais até ataques cibernéticos sofisticados. Esses ataques variam de malware e phishing a ataques distribuídos de negação de serviço, que visam sobrecarregar as redes dos data centers e interromper os serviços.

A Diretiva NIS 2 reforça significativamente os requisitos mínimos de segurança de TI para infraestruturas críticas e afeta significativamente mais empresas do que antes. As obrigações de segurança estão aumentando para mais de 30.000 empresas afetadas na Alemanha. A diretiva exige medidas de segurança abrangentes e de amplo alcance em toda a empresa: gestão de riscos, relatórios de incidentes, medidas técnicas e governança.

O que é particularmente crítico é que o escopo da implementação do NIS 2 é muito amplo, abrangendo todos os sistemas, componentes e processos de TI utilizados para a prestação de serviços. Isso inclui, por exemplo, a TI do escritório ou outros sistemas de TI operados pela instituição. A responsabilidade primária pela implementação do NIS 2 cabe à gerência e não pode ser delegada.

As disposições ampliadas sobre sanções preveem novas infrações e multas maiores, que variam de € 100.000 a € 20 milhões, algumas das quais vinculadas ao faturamento global. Isso ressalta a seriedade com que o legislador trata a segurança cibernética de data centers.

Como uma cadeira pode contribuir para a soberania digital?

Uma cátedra para Infraestruturas Digitais e Organização de Data Centers poderia contribuir significativamente para o fortalecimento da soberania digital da Europa. Soberania digital não é apenas um chavão político, mas um imperativo estratégico que descreve a capacidade de operar infraestruturas digitais críticas de forma independente.

A Cátedra poderia fazer contribuições concretas em diversas áreas. Primeiro, desenvolveria padrões cientificamente sólidos para a construção e operação de data centers soberanos. Esses padrões precisariam abranger não apenas aspectos técnicos, mas também considerar dimensões organizacionais, jurídicas e econômicas. O desenvolvimento de alternativas europeias aos padrões americanos e chineses seria um passo importante para reduzir a dependência tecnológica.

Outra contribuição importante seria a pesquisa sobre arquiteturas de data centers resilientes. Estas precisariam ser projetadas para permanecer funcionais mesmo em caso de falha de componentes críticos ou ataques externos. Conceitos de data centers georredundantes que garantam a máxima confiabilidade poderiam ser desenvolvidos e otimizados. Os data centers deveriam estar localizados na zona 1, no máximo, com risco de terremotos, e a pelo menos 200 km de distância um do outro para maximizar a confiabilidade.

O desenvolvimento de conceitos de treinamento para especialistas seria um terceiro pilar importante. A escassez de mão de obra qualificada no setor de data centers já é um fator limitante. Uma cátedra universitária poderia não apenas desenvolver programas de bacharelado e mestrado, mas também oferecer programas de educação continuada para especialistas já existentes.

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Quais locais são adequados para uma cadeira dessas?

Universidades renomadas que já oferecem serviços interdisciplinares em disciplinas como ciência da computação, engenharia, economia, supercomputação ou segurança cibernética são consideradas locais para a obtenção de uma cátedra em infraestruturas digitais e organização de data centers. A Alemanha possui diversas unidades que podem atender a esses requisitos.

O Centro de Supercomputação Leibniz, em Munique, seria um candidato natural. Como um dos três centros de computação de alto desempenho do Centro Gauss de Supercomputação, possui mais de 60 anos de experiência e emprega mais de 300 especialistas em TI e pesquisadores. O LRZ desenvolve tecnologias inovadoras para operações sustentáveis ​​de data centers e pesquisa tecnologias futuras, como a computação quântica. Seus laços estreitos com a Universidade Ludwig Maximilian de Munique e a Universidade Técnica de Munique criariam as condições ideais para uma cátedra interdisciplinar.

O Centro de Computação de Alto Desempenho de Stuttgart seria outro local adequado. Com o supercomputador "Hawk", o HLRS opera um dos computadores mais potentes do mundo e possui ampla experiência em computação de alto desempenho. A Universidade de Stuttgart já possui um corpo docente sólido nas disciplinas relevantes e poderia apoiar uma abordagem interdisciplinar.

O Instituto de Tecnologia de Karlsruhe também poderia ser considerado, especialmente considerando que o Dr. Robert Scholderer, o autor da chamada para tal cátedra, obteve seu doutorado lá. O KIT possui um corpo docente sólido em ciência da computação, engenharia elétrica e engenharia industrial, e já possui experiência em pesquisa interdisciplinar.

Frankfurt am Main, como principal centro de dados da Europa, com mais de 1.050 MW de capacidade de TI instalada, também seria uma localização estrategicamente viável. A proximidade com os maiores centros de dados alemães e europeus facilitaria a pesquisa prática e as colaborações industriais. A Universidade Goethe de Frankfurt e a Universidade Técnica de Darmstadt poderiam apoiar conjuntamente tal iniciativa.

Como seria o financiamento de uma cadeira dessas?

O financiamento para uma cátedra de infraestruturas digitais e organização de data centers poderia ser obtido por meio de diversos canais. Dada sua importância estratégica para a soberania digital da Alemanha, o financiamento público dos governos federal e estadual seria uma opção natural. O Ministério Federal de Tecnologias Digitais e da Informação e o Ministério Federal de Pesquisa e Tecnologia, aos quais o Dr. Scholderer endereçou sua carta aberta, poderiam lançar tal iniciativa.

O financiamento privado da indústria seria outra opção. Grandes empresas de tecnologia, operadoras de data centers e fornecedores de energia têm interesse direto em pesquisa e treinamento nessa área. Uma cátedra financiada por diversas empresas do setor poderia representar uma solução sustentável. A Associação de Data Centers Inovadores, que já participou do desenvolvimento do programa de graduação na Universidade de Ciências Aplicadas de Deggendorf, poderia atuar como coordenadora dessa iniciativa.

Programas de financiamento europeus oferecem uma terceira fonte de financiamento. Programas como o Horizonte Europa ou o Pacto Ecológico Europeu poderiam financiar pesquisas na área de data centers sustentáveis ​​e seguros. A importância estratégica para a soberania digital da Europa justificaria tal financiamento.

Uma combinação de financiamento público e privado parece mais realista. O financiamento principal poderia ser fornecido publicamente, enquanto projetos de pesquisa específicos poderiam ser financiados por parceiros industriais ou programas europeus. Isso garantiria tanto a independência científica quanto a relevância prática da pesquisa.

Que impacto concreto teria uma cadeira dessas?

Uma cátedra de Infraestruturas Digitais e Organização de Data Centers teria vários efeitos positivos concretos. Primeiro, ajudaria a eliminar a lacuna de competências, que já é um fator limitante para o crescimento do setor de data centers. Ao formar especialistas com sólidos conhecimentos científicos e práticos, a Alemanha poderia fortalecer sua posição na competição internacional.

O desenvolvimento de padrões alemães e europeus para a organização de data centers seria outro efeito importante. Em vez de adotar padrões americanos ou chineses, a Alemanha poderia desenvolver seus próprios padrões, adaptados às necessidades e valores europeus. Isso contribuiria para a soberania tecnológica e tornaria as empresas alemãs menos dependentes de fornecedores estrangeiros de tecnologia.

Pesquisas sobre data centers sustentáveis ​​e energeticamente eficientes ajudariam a Alemanha a atingir suas metas climáticas. Com a projeção de que o consumo de eletricidade dos data centers aumentará para até 88 bilhões de quilowatts-hora até 2045, o desenvolvimento de tecnologias e conceitos operacionais eficientes é de enorme importância para a transição energética.

A inovação em segurança cibernética seria uma quarta área-chave. O desenvolvimento de novos conceitos e tecnologias de segurança não só tornaria os data centers alemães mais seguros, como também poderia se tornar um sucesso nas exportações. A tecnologia de segurança alemã goza de forte reputação internacional e poderia ser ainda mais fortalecida por meio de pesquisas científicas.

Em última análise, o efeito geral seria o fortalecimento da soberania digital da Alemanha e da Europa. Ao desenvolver suas próprias habilidades e tecnologias, a Alemanha se tornaria menos dependente de provedores estrangeiros e poderia recorrer a seus próprios recursos em caso de crise.

Que desafios precisariam ser superados durante a implementação?

A criação de uma cátedra para Infraestruturas Digitais e Organização de Data Centers apresentaria diversos desafios. A natureza interdisciplinar da área exige a integração de diversas disciplinas acadêmicas, o que é complexo tanto em termos organizacionais quanto de conteúdo. Tal cátedra precisaria combinar expertise em ciência da computação, engenharia elétrica, engenharia mecânica, administração de empresas e direito.

Recrutar professores adequados apresenta outro desafio. A área ainda é relativamente nova e há poucos acadêmicos que possuem a combinação necessária de conhecimento teórico e experiência prática. O Dr. Robert Scholderer, com sua expertise em acordos de nível de serviço e catálogos de serviços de TI, seria um candidato adequado, mas a área precisa de vários especialistas em diferentes subáreas.

Adquirir equipamentos e infraestrutura de laboratório adequados seria custoso. Uma cadeira para organização de data center requer não apenas pesquisa teórica, mas também ambientes laboratoriais práticos nos quais diversas tecnologias e conceitos possam ser testados. Isso requer investimentos significativos em hardware e software.

A coordenação com a indústria é crucial para o sucesso, mas também desafiadora. Os interesses da academia e da indústria devem ser conciliados sem comprometer a independência científica. Ao mesmo tempo, é importante garantir que a pesquisa permaneça relevante para a prática e evite que se torne excessivamente teórica.

A rede internacional também é importante, mas difícil de implementar. Como os data centers são um fenômeno global, a pesquisa alemã precisa permanecer conectada internacionalmente, mesmo que seja para contribuir para a soberania digital. Isso requer uma abordagem equilibrada entre os interesses nacionais e a cooperação internacional.

Como pode ser o futuro do cenário de data centers na Alemanha?

Com uma cátedra consolidada em Infraestruturas Digitais e Organização de Data Centers, a Alemanha poderia assumir um papel de liderança no cenário europeu e global de data centers. A base científica levaria a soluções mais inovadoras e eficientes, com demanda internacional.

Frankfurt am Main pode expandir ainda mais sua posição como um dos principais centros de dados da Europa. Com mais de 1.050 MW de capacidade instalada de TI e um pipeline de crescimento de até 1,3 GW, Frankfurt já é o principal centro de dados da Europa. O apoio científico pode ajudar a superar gargalos nas conexões de rede e no fornecimento de energia, acelerando o crescimento.

O desenvolvimento de conceitos de data centers sustentáveis ​​pode tornar a Alemanha pioneira em tecnologias verdes. Com a exigência legal de aproveitamento de calor residual e suas ambiciosas metas climáticas, a Alemanha já estabeleceu incentivos regulatórios. A pesquisa científica pode desenvolver soluções inovadoras que vão além dos requisitos mínimos.

O fortalecimento da soberania digital tornaria a Alemanha e a Europa menos dependentes de fornecedores de tecnologia americanos e chineses. Padrões e tecnologias nacionais poderiam ser desenvolvidos e comercializados internacionalmente. Isso não apenas fortaleceria a independência estratégica, mas também criaria novas oportunidades de exportação.

A formação de especialistas altamente qualificados aliviaria a escassez de mão de obra qualificada no setor e tornaria a Alemanha um local atraente para provedores internacionais de data centers. Especialistas bem treinados são um fator crucial de localização para o setor de data centers, que demanda conhecimento intensivo.

A integração da computação quântica com outras tecnologias futuras pode ser acelerada por meio de pesquisas científicas. O Centro de Supercomputação Leibniz já pesquisa a combinação de processadores quânticos com supercomputadores. Uma cátedra especializada poderia impulsionar sistematicamente esse desenvolvimento e dar à Alemanha uma vantagem inicial na próxima geração de data centers.

A médio prazo, a Alemanha poderia desenvolver uma rede de data centers soberanos, sustentáveis ​​e altamente seguros que poderiam servir de modelo para outros países. A combinação de excelência científica, incentivos regulatórios e expertise industrial tornaria a Alemanha uma referência global em conceitos modernos de data center.

Por que é necessária uma ação rápida?

O apelo do Dr. Robert Scholderer por uma cátedra em organização de data centers vai ao cerne de um problema estratégico enfrentado pela Alemanha. Enquanto outros países estão expandindo maciçamente sua infraestrutura digital, fortalecendo suas capacidades e bases científicas, a Alemanha corre o risco de ficar para trás.

Os números falam por si: a Alemanha precisa de investimentos de 60 bilhões de euros até 2030 para se manter competitiva. Sem base científica e uma abordagem sistemática, esse dinheiro não pode ser usado de forma otimizada. Uma cátedra criaria a expertise necessária para gerir esses investimentos de forma eficiente e alcançar o máximo impacto.

Os riscos geopolíticos aumentam diariamente. A dependência de alguns provedores americanos torna a Alemanha vulnerável a decisões políticas e conflitos comerciais fora de seu controle. A soberania digital não é uma opção, mas uma necessidade para um país que deseja manter sua capacidade econômica e política de agir.

Os desafios da cibersegurança e da sustentabilidade são ainda mais agravados pela Diretiva NIS 2 e pela Lei de Eficiência Energética. Sem respaldo científico, muitas empresas terão dificuldade em atender a esses requisitos de forma econômica.

A escassez de mão de obra qualificada no setor de data centers está se agravando cada vez mais. Sem o treinamento sistemático de especialistas, a Alemanha não conseguirá implementar e operar as expansões de capacidade planejadas.

A Alemanha ainda tem a oportunidade de assumir um papel de liderança no cenário europeu e global de data centers. Com sua forte base industrial, tradição científica e localização central na Europa, o país reúne todos os pré-requisitos para uma transformação digital bem-sucedida. Uma cátedra de Infraestruturas Digitais e Organização de Data Centers seria um importante alicerce para aproveitar essa oportunidade e preparar a Alemanha para o futuro digital.

O tempo está se esgotando. Cada dia sem pesquisa científica sistemática sobre este tópico estrategicamente importante é um dia perdido na competição internacional. Os formuladores de políticas devem levar a proposta do Dr. Scholderer a sério e agir rapidamente, antes que seja tarde demais.

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