Dit artikel is geschreven door Sofie de Wilde de Ligny en Paulan Korenhof en verscheen eerder in ROmagazine. Sofie de Wilde de Ligny is junior onderzoeker bij Data School en Datawerkplaats, Universiteit Utrecht. Paulan Korenhof is assistant-professor AI en milieupolitiek bij de Milieubeleid afdeling (ENP) aan de Wageningen Universiteit. 

Het is een tweeluik, waarbij ook een digital twin in Alkmaar is beschreven. Dat artikel verscheen eerder op Stadszaken.

ROm is gratis voor ambtenaren. Neem nu een abonnement.

Digital twins krijgen een steeds prominentere plek bij analyse en beleidsvorming van ruimtelijke processen. Ze kunnen helpen om scenario’s van beleidsplannen of aanpassingen in de publieke ruimte in kaart te brengen en te communiceren aan burgers. 

De digital twin wordt vaak omschreven als digitale replica of realistische virtuele kopie van een bepaald object, gebied, of proces, zijnde de “fysieke tweeling”. In de praktijk is een digital twin een verzameling van verschillende digitale kaarten, modellen, en data-bronnen, die vaak als een driedimensionale simulatie worden weergegeven.

Met simulaties en berekeningen kunnen digital twins inzicht geven in de invloed van verschillende factoren en bieden ze de mogelijkheid om om te experimenteren met de effecten van bepaalde maatregelen of veranderingen in de omgeving. Denk hierbij aan voorspellingen over de invloed van bouwplannen en groenvoorziening op de temperatuur van de leefomgeving of verkeersdoorstroom in een wijk. Het doel van de digital twin is om inzicht te geven en te helpen bij het nemen van betere beslissingen door bijvoorbeeld optimalisatie scenario’s te bieden.

Ondersteuning bij participatie en besluitvorming

Een prominent voorbeeld van een digital twin voor beleidsdoeleinden is DestinE (Destination Earth). Dit is een groot project van de Europese Commissie om een digital twin van de aarde te ontwikkelen. Deze digital twin moet een centrale rol gaan spelen in het Green Deal-beleid door beter inzicht te geven in klimaatverandering en het succes van mogelijke interventies.\

Ook gemeenten hebben veel interesse in digital twins; beleidsmakers verwachten dat de digital twin zal helpen om verschillende scenario’s van beleidsplannen of aanpassingen in de publieke ruimte effectief te communiceren aan burgers. Zodoende zou de digital twin kunnen bijdragen aan participatieprocessen en een effectievere besluitvorming.

Aanbieders van de technologie verwachten de digital twin te kunnen inzetten als controle- en optimalisatie-instrument, mede omdat de digital twin sneller toegang tot data kan verlenen. Andere voordelen die genoemd worden zijn: beter geïnformeerde beslissingen over procesveranderingen, potentiële kostenbesparingen, verbeteringen in onderhoud en operationele efficiëntie.

‘The map is not the territory’

Hoewel digital twins suggereren een “kopie” te zijn van hun fysieke tweeling, moeten we dit met een korrel zout nemen. Digital twins zijn wezenlijk anders dan de “echte” wereld: het zijn digitale representaties gebaseerd op data en modellen en vormgegeven voor menselijke aannames, waarden en beslissingen. Ze laten een gedataficeerd beeld van de wereld zien: alles wordt uitgedrukt in getallen. 

Dit is handig, want dit laat allerlei berekeningen en simulaties toe. Echter, moeilijk of niet te dataficeren zaken, zoals het gevoel dat mensen bij een ruimte hebben, zal niet zichtbaar zijn in de digital twin. Althans nog niet.

Digital twins zijn wezenlijk anders dan de ‘echte’ wereld

Als beleidsafwegingen alleen gevormd worden op basis van het beeld geboden door de digital twin, dan komen er blinde vlekken in het beleid. Men zal bijvoorbeeld niet in de digital twin kunnen zien dat burgers liever niet naar buiten gaan, omdat ze zich onprettig op straat voelen door een gevoel van onveiligheid, mistroostigheid van de wijk of stank door een nabijgelegen industrieterrein. Wat (nog) niet gemeten kan worden, zit immers niet in de digital twin.

Het is een keuze welke data aan de digital twin worden toegevoegd. Een buurt kan bijvoorbeeld veel last hebben van afval op straat. Echter, als er geen data over zwerfaval of opeenhoping van rotzooi op bepaalde plekken zijn toegevoegd in een digital twin van de wijk, dan zal deze virtuele wijk er erg schoon “uitzien” en zal de urgentie voor het plaatsen van extra prullenbakken onzichtbaar zijn.

Het tegenovergestelde kan ook: een digital twin kan te veel laten zien. Een digital twin kan een negatieve impact hebben op de privacy van mensen. In een digital twin worden veel data samengebracht, gecombineerd en toegankelijk gemaakt op één plek. 

Hiermee kan iemands locatie, leefstijl of gedrag in ruimte en tijd vastgelegd en zichtbaar worden voor mensen die hier aanvankelijk niet of maar deels toegang tot hadden. Naarmate meer puzzelstukjes van iemands leven (datasets) worden samengebracht, ontstaat een vollediger overzicht van menselijke gedragingen.

Wie heeft daar toegang toe? Wat gebeurt ermee? “De kaart is niet het terrein” klinkt als een cliché, maar het is wel belangrijk om in het achterhoofd te houden wanneer men aan de slag gaat met digital twins.

Een kaart drukt uit wat de kaartmaker belangrijk vindt, zoals verschillende typen wegen en de locatie van bezienswaardigheden, en is van onschatbare waarde om op onbekend terrein van A naar B te navigeren. Maar dat bijvoorbeeld de Dom in Utrecht wel als bezienswaardigheid op een kaart staat en het studentencomplex in de wijk Tuindorp niet, is een keuze over wat belangrijk, mooi, historisch relevant, et cetera is. 

Een kaart, ook in 3D en digitaal met alle mogelijke toeters en bellen is, toont altijd een vertaling van de werkelijkheid volgens ideeën van wat we belangrijk vinden in de wereld. Als digital twins de kaart gaan vormen om ro-beleid op te bepalen, is het daarom heel belangrijk om goed in beeld te hebben wat wel en niet getoond wordt: check de digital twin aan de werkelijkheid.

De kaartlezer

Voor een goede kaart is natuurlijk van belang om te weten wie de kaartlezer is: een schipper heeft behoefte aan een anders vormgeven topografische kaart dan een automobilist. En iemand die bezig is met het bevorderen van emancipatie of de aanpak van armoede zal een thematische kaart willen. Met digital twins geldt dit ook, maar dan op een nog complexere wijze.

Digital twin is eigenlijk een containerbegrip voor een veelzijdige en complexe technologie die op tal van manieren vormgegeven kan worden. Neem bijvoorbeeld een expert user, zoals een echte IT’er op de geo-afdeling die met een bepaalde rekenmethodiek werkt aan voorspellingen over de invloed van verschillende factoren op de leefomgeving. 

Dit is een gebruiker die niet alleen goed data-geletterd is, maar ook de vaardigheden heeft om met complexere software data-analyses uit te voeren en weet hoe de resultaten verantwoord uit te lezen. Deze gebruiker zal waarschijnlijk zelf met de datasets van een digital twin willen experimenteren en nieuwe berekeningen toevoegen. 

Deze gebruiker zal behoefte hebben aan een digital twin met zoveel mogelijk functionaliteiten, en waarbij zo min mogelijk vastligt. Omdat deze gebruiker voornamelijk bezig is met berekeningen, is de behoefte aan 3D-simulaties er ook niet altijd. Meestal is 2D al voldoende.

Containerbegrip voor veelzijdige en complexe technologie

Aan de andere kant van de medaille hebben we de non-expert users. Deze gebruikers zullen over het algemeen geïnteresseerd zijn in een makkelijk en intuïtief te bedienen digital twin die eenvoudige simulaties kan laten zien. Dit kunnen medewerkers bij de gemeente zijn zonder technische kennis, of burgers.

In dit geval zal een digital twin vooral functioneren als interactive informatiebron en voor simpele scenariotesten. Denk bijvoorbeeld aan een digital twin van een stad om de effecten te berekenen van bepaalde maatregelen op de verkeersdoorstroming.

Bij burgers kun je denken aan een digital twin die toont hoe gedurende de dag de zon op het dak valt om te bepalen hoe zonnepanelen het beste kunnen liggen om optimaal rendement te krijgen. Dit vereist echter wel de nodige digitale geletterdheid van een burger. 

Dit is een belangrijk punt van aandacht als een digital twin wordt ingezet als communicatiemiddel en ter bevordering van burgerparticipatie.

Uit een onderzoek van de Datawerkplaats bleek bijvoorbeeld dat een digital twin die een 3D-weergave gaf van een wijk slecht aansloot bij de belevingswereld van de desbetreffende bewoners: ze begrepen niet goed wat ze zagen of wat ze ermee moesten doen.

In het geval van een sterk heterogene groep als burgers is het de vraag welke rol een digital twin moet spelen en hoe deze een stad of wijk moet representeren om goed in diverse behoeften te voorzien.

Voor een optimaal gebruik van een digital twin is het daarom belangrijk om van meet af aan helder te formuleren voor welk doel(en) een digital twin wordt ingezet, welke gebruiker er wordt bediend en diens behoeften.

Navigeren met de digital twin

De navigatie van een kaartlezer – ga ik links of ga ik rechts? – wordt gevormd door de kaart. Dit is niet anders bij digital twins. Neem bijvoorbeeld een digital twin van een wijk die laat zien wat de gevolgen zijn van bouwplannen of het plaatsen van bepaalde voorzieningen. 

Op basis van de simulaties in de digital twin wordt dan besloten hoe de fysieke omgeving eruit komt te zien. Ook worden keuzes gemaakt rondom bijvoorbeeld het plaatsen of kappen van bomen, het verlenen van vergunningen, of het aanbrengen van veranderingen in de infrastructuur. Digital twins vormen hiermee in zekere zin een “navigatie-tool” voor bestuursbeslissingen: ze helpen de echte wereld te besturen door de effecten van keuzes in beeld te brengen en te vergelijken.

Voor welk bestuurlijk probleem biedt een digital twin een oplossing?

De kaart is weliswaar niet het terrein, maar het terrein wordt wel vormgeven op basis van de voorspellingen en simulaties van de “kaart”. Op deze manier komt er nogal wat gewicht te liggen op de weergave van de wereld door de digital twin. Een deel van de bestuurlijke besluitvorming hangt hiermee af van de technologie.

Het probleem met complexe digitale technologieën zoals digital twins is dat ze vaak, zeker voor leken, een black box zijn: welke factoren worden meegenomen in de simulaties en wat gebruikers te zien krijgen hangt af van keuzes in het ontwerp van de software, hardware, datasets en algoritmen van de digital twin. Daarmee hebben de ontwerpers van de digital twin grote invloed op wat deze aantoont. 

Naarmate een gemeente sterker leunt op een digital twin, wordt de bestuurlijke besluitvorming steeds afhankelijker van software waarbij allerlei processen en afwegingen achter de schermen plaatsvinden. Dit kan ten koste gaan van de transparantie van bestuursbeslissingen.

Om te zorgen dat we met een digital twin de goede kant op navigeren, is het belangrijk om helder te hebben voor welk bestuurlijk probleem een digital twin een oplossing biedt. Ze moeten ontworpen worden vanuit concrete beleidsvragen, waarbij het van belang is om goed na te denken over hoe het ontwerp eruit moet zien om aan de verschillende behoeften van gebruikers te voldoen.

Maak bijvoorbeeld gebruik van use cases om deze plannen uit te werken, om zo kritisch te kunnen oordelen of de technologie past bij de gebruikersgroep en het doel.

Daarbij moeten beslissingen ondersteund door een digital twin transparant zijn en het moet duidelijk zijn wie verantwoordelijk is voor de digital twin in geval van privacy-inbreuken, of onenigheid over zijn betrouwbaarheid of inzet. Kortom, digital twins hebben het potentieel om waardevolle hulpmiddelen te zijn, maar een zorgvuldige aanpak op maat is vereist.