Virtuele voorspelling

Welke gevolgen heeft het afsluiten van een weg, het toevoegen van parkeerplaatsen of het ontwikkelen van nieuwe woonwijken? Met een Digital Twin kunnen bestuurders voorspellen wat dit in hun gemeente betekent voor zaken als luchtverontreiniging en verkeersdoorstroming. Breda oefent er al mee.

Gemeenten kunnen beleid testen op digitaal tweelingbroertje

In het computerspel SimCity speel je de burgemeester van een virtuele stad die je naar believen kunt vormgeven. De speler moet tijdens het bouwen met veel factoren en wensen van inwoners rekening houden en bijvoorbeeld de luchtvervuiling beperken, werkgelegenheid bevorderen, en voldoende woningen realiseren.

Een Digital Twin, een digitale representatie van een bestaande stad, heeft veel weg van zo’n simulatiespel. De gebruiker kan in die virtuele wereld aan de knoppen draaien om te kijken wat voor impact een interventie heeft op bijvoorbeeld het verkeer of de luchtkwaliteit van de stad en zo verschillende scenario’s testen.

Voor enkele gemeenten, provincies en ministeries zijn al Digital Twins ontwikkeld, zegt Bart Vuijk, senior business developer mobiliteit bij onderzoeksinstituut TNO. Vuijk richt zich met name op steden, omdat die een enorme hoeveelheid data hebben, zoals het aantal zonnepanelen of fietsers in de stad. ‘Die data worden al gevisualiseerd in mooie grafiekjes en kaarten.’ TNO vult dat aan met modellen. ‘Hierdoor kan een Digital Twin eveneens toekomstige scenario’s naspelen, waardoor een gemeentebestuur kan voorspellen wat er gebeurt wanneer een bepaalde beleidsmaatregel wordt doorgevoerd’, legt Vuijk uit. ‘Net als bij Sim- City kun je er natuurlijk ook mee spelen.’

Aanraakscherm

Dat betekent niet dat gemeenteambtenaren straks zitten te gamen achter hun computers. In meerdere gemeenten staat een fysieke tafel met een interactieve virtuele stadskaart en aanraakscherm. ‘Medewerkers kunnen op allerlei manieren ingrijpen in de digitale weergave van de stad’, zegt Vuijk. Ze kunnen een weg of tunnel afsluiten, parkeerplaatsen toevoegen, nieuwe woonwijken ontwikkelen. ‘Daarna is op straatniveau meteen te zien wat het effect is. Zo kan het realiseren van een nieuwbouwwijk gevolgen hebben voor het verkeer, met eventueel meer geluidsoverlast en luchtvervuiling tot gevolg. Die bijeffecten kun je vervolgens met opnieuw geteste maatregelen proberen te verminderen.’

Eén van de gemeenten met zo’n touch table is Breda. Daar zijn ze gestart met een aantal pilots gericht op fietsbewegingen, drukte tijdens evenementen, en het aantrekkelijker en bereikbaarder maken van de binnenstad, vertelt programmamanager Judith van Brussel van Bredata, dat volop experimenteert met digitalisering. De data die voor de experimenten worden ingezet, kunnen op termijn mogelijk worden gebruikt als fundament voor een Digital Twin die inzicht geeft in de effecten.

Door de simulerende en voorspellende werking van Digital Twins kunnen, aldus Vuijk en Van Brussel, gemeenten veel beter doorgronden wat de impact van hun beslissingen op de gehele stad is. ‘Wanneer je als gemeente voorheen ergens een extra weg wilde aanleggen, gebeurde dat een beetje op basis van een onderbuikgevoel’, erkent Van Brussel. ‘Je had wel bepaalde verwachtingen van wat het met de stad zou doen, maar zeker wist je het niet.’ Digital Twins geven een veel accuratere weergave van de gevolgen van een beleidsinterventie.

‘Natuurlijk heb je geen garantie’, nuanceert Van Brussel, ‘maar je hebt wel véél meer zekerheid.’ Vuijk knikt instemmend. ‘In plaats van een gevoel, wordt eigenlijk heel nauwkeurig weergegeven wat de impact gaat zijn op verkeer, luchtkwaliteit, geluidsoverlast of energiegebruik.’

Favoriete fietsroutes

Bovendien is de informatie die wordt gebruikt een stuk betrouwbaarder, stelt Van Brussel. ‘Ons oude fietsenbeleid was bijvoorbeeld gebaseerd op theoretische modellen van twintig jaar geleden. Nu kunnen we aan de hand van deelscooters en fietsers met apps verkeersstromen in kaart brengen. We zien niet alleen waar veel deelscooters rijden of wat de favoriete fietsroutes zijn, maar ook bij welke verkeerslichten de wachttijd lang is. Bij sneeuwval gaan we waar mogelijk strooiroutes aanpassen. En door locaties van scholen erbij te betrekken zien we waar veel scholieren fietsen en ze drukke wegen moeten oversteken.’

En niet te vergeten: de snelheid waarmee de inzichten in beeld komen. ‘Vroeger moest je weken zo niet maanden wachten op een rapport van een bureau om te weten of de beleidsmaatregelen het gewenste effect heeft’, verzucht Vuijk.

‘Nu kunnen we niet alleen zien wat het directe resultaat is, maar ook in heel korte tijd tientallen verschillende scenario’s doorlopen.’ Die inzichten zijn bovendien een stuk visueler ‘dan zo’n dik boekwerk’ met onderzoeksresultaten, zegt Van Brussel. Volgens de programmamanager kun je daardoor inwoners en raadsleden veel beter meenemen in de keuzes die je als gemeentebestuur maakt. ‘Omdat je echt aanschouwelijk kunt maken wat een beleidskeuze precies betekent en waarom er uiteindelijk voor de ene optie is gekozen in plaats van voor de andere.’

Het zaadje voor een Bredase Digital Twin werd in 2018 geplant toen Van Brussel met haar toenmalige wethouder Daan Quaars (VVD) naar de Smart City Expo World Congres in Barcelona ging, ‘s werelds grootste evenement op het gebied van stedelijke innovatie. Daar kwamen de twee in contact met een bedrijf dat een Digital Twin van de Catalaanse hoofdstad had ontwikkeld. ‘We zagen daar hoe het stadsbestuur van Barcelona zicht had op alle taxi’s die door het centrum rijden en het aantal beschikbare parkeerplekken. Hoewel het onderdeel voorspellen nog niet was inbegrepen, beschikten zij over zóveel informatie. Dat wilde onze wethouder ook wel’, aldus Van Brussel.

Mensenmassa’s

De zaak kwam in een stroomversnelling toen Breda, samen met Den Bosch en Den Haag deelnam aan de City Deal ‘Een slimme stad, zo doe je dat’. Hierin konden de gemeenten samen met een startup experimenteren met een Digital Twin. Dat kwam op een uitgelezen moment: het coronavirus hield de hele wereld in zijn greep en had grote gevolgen voor het dagelijks leven. De Digital Twin werd meteen ingezet voor crowd management, dat zich richt op het in goede banen leiden van mensenmassa’s.

Net als in veel andere Nederlandse gemeenten ontstond er na de coronacrisis een nieuw vraagstuk: hoe krijg je inwoners weer terug in de binnenstad? Vanuit een Europees subsidietraject werkte Breda met een Brabants consortium aan het inzichtelijk maken van bezoekers- en verkeersstromen in het stadscentrum. Van Brussel: ‘Door experimenten merkten we dat we behoefte hadden aan de component ‘voorspellen’. Zodoende kwam de gemeente Breda bij TNO terecht. Dankzij deze partner hebben we naast data en visualisatie ook de modellen waardoor we toekomstscenario’s kunnen creëren.’

Met die toevoeging zouden gemeentebesturen veel sneller en accurater kunnen doorgronden wat de impact van hun beslissingen is. De vraag is: voldoet het aan de verwachtingen? In de hoofdstad in ieder geval wel, zegt Vuijk. ‘Met Amsterdam werken we al langer samen en daar worden inderdaad beslissingen genomen op basis van de voorspellende inzichten van de Digital Twin.’ Zo is per 8 december op 80 procent van de wegen in Amsterdam de maximumsnelheid verlaagd naar 30 kilometer per uur. ‘De impact van die maatregel is doorgerekend met behulp van de Digital Twin’, zegt hij.

Complexe opgave

Daarnaast is het Amsterdams college van burgemeester en wethouders bezig met het renoveren van kades en bruggen. ‘Dat gaat natuurlijk niet zonder slag of stoot en moet zorgvuldig worden ingepland’, stelt Vuijk. ‘En snel, want sommige kades staan bijna letterlijk op instorten.’

Met behulp van de Digital Twin weet het stadsbestuur hoe ze in hoog tempo de verouderde infrastructuur kunnen opknappen, zonder dat delen van de stad onbereikbaar wordt voor hulpdiensten, bewoners en toeristen. Vuijk: ‘Dat is een urgente en complexe opgave. Die kun je niet meer op de achterkant van een A4’tje doorrekenen.’

In Breda staat de Digital Twin nog in de kinderschoenen. De gemeente heeft de digitale replica al wel gebruikt tijdens ‘de 11e van de 11e’, de start van het carnavalsseizoen op 11 november in het zuiden van het land. Dat is een belangrijke en drukke dag in Kielegat, de carnavalsnaam van Breda. ‘Om grip te krijgen op de menigte hadden we een aantal lasersensoren in de stad geplaatst.

Zo konden we zien hoeveel mensen de stad in- en uitliepen’, zegt Van Brussel. Ontzettend praktisch voor toezichthouders en handhavers. ‘Maar het blijft heel belangrijk dat ook zíj in de stad aanwezig zijn’, benadrukt ze. ‘Om te checken of dat wat wordt geregistreerd ook klopt.’ Want daar mag je niet klakkeloos van uitgaan. ‘De Digital Twin is een mooi hulpmiddel, maar we moeten altijd zelf blijven controleren of de techniek doet wat wij vragen. In dit geval blijf je daarom mensen op straat nodig hebben.’

Daarbij komt dat Digital Twins goed werken met ‘harde data’ en meetbare factoren, zoals luchtkwaliteit en geluidsoverlast. Een thema als brede welvaart, dat gaat over gezondheid, inkomen, en algemeen welzijn, is een stuk lastiger uit te drukken in cijfers of kleuren, erkent Vuijk. ‘Alles wat je digitaliseert moet je uiteindelijk proberen te vatten in zogenoemde key performance indicators, waarmee je kunt meten hoever je op weg bent om een bepaald doel te bereiken. We onderzoeken al twee jaar hoe we bijvoorbeeld brede welvaart in indicatoren kunnen uitdrukken’, zegt Vuijk.

Vervolgens komt de échte uitdaging: hoe ga je daarmee om? ‘Als blijkt dat 18 procent van de mensen met een laag inkomen hun werk niet meer met de auto kan bereiken vanwege een milieuzone, dan is dat een uitkomst waar je iets mee moet. Hoe vertaal je zo’n resultaat uiteindelijk in beleid? Daar moet je dan goed over nadenken.’

Meer te kiezen

Dat het maken van bestuurlijke en politieke keuzes door Digital Twins overbodig wordt – schrijft de simulatie niet voor wat het stadsbestuur wél en niet moet doen? – lijkt Vuijk dan ook onwaarschijnlijk. Integendeel. Hij verwacht dat wethouders en raadsleden juist méér opties tot hun beschikking krijgen. ‘We zien nu al in andere steden dat er vaak veel meer scenario’s en opties zijn dan beleidsmakers voor mogelijk hielden.

Er is meer te kiezen. Aan de raad en het college om te bepalen welk beleid past bij de plannen van de gemeente. Mag de bereikbaarheid van een stadsdeel worden bevorderd ten koste van de luchtkwaliteit? Mogen parkeertarieven in een wijk omhoog als daardoor geluidsoverlast afneemt?’ De Digital Twin is wat dat betreft echt ter ondersteuning om een juiste afweging te maken. ‘Want het zijn en blijven politieke keuzes. Gelukkig maar.’