Voor het ontwerpen, maken en gebruiken van digital twins voor de fysieke leefomgeving zijn tien leidende principes ontwikkeld. De leidende principes zijn in een raamwerk opgenomen na een verkenning en een consultatieproces onder diverse belanghebbenden in Nederland.
In onderstaand raamwerk zijn deze principes in hun onderlinge samenhang weergegeven (figuur 1). In het raamwerk zie je dat de leidende principes iets zeggen over doel, over vertrouwen over mensen en over de effectiviteit.
Figuur 1 Leidende principes digital twins fysieke leefomgeving
Het raamwerk is tot gekomen op basis van:
- Deskresearch van ethische raamwerken en literatuur over digital twins;
- Diverse workshops met stakeholders en geïnteresseerden;
- Een enquête gehouden onder professionals die werken aan en met digital twins.
Tien leidende principes
De volgende 10 principes zijn leidend voor de ontwikkeling en het gebruik van digital twins fysieke leefomgeving:
- Digital twins zijn doelgericht op het algemeen welzijn en waardecreatie;
- Digital twins zijn zo open en transparant als mogelijk;
- Digital twins zijn eerlijk kwalitatief aangaande de data en eerlijk inclusief voor het weerspiegelen van de werkelijkheid;
- Digital twins zijn robuust en veilig en waarborgen tevens de privacy;
- Digital twins staan onder toezicht en controle van mensen;
- Alle belanghebbenden bij digital twins worden intensief betrokken;
- Digital twins worden effectief bestuurd op basis van belegde verantwoordelijkheden, eigenaarschap en afsprakenstelsel;
- Digital twins werken in een federatie samen aan data connectiviteit en -uitwisseling;
- Digital twins zorgen met gedragen open standaarden voor interoperabiliteit en onderlinge uitwisseling;
- Digital twins zijn adaptief en veranderen mee met maatschappij en technologie.
Er zit geen hiërarchie in de leidende principes: elk principe verdient evenveel aandacht. Hieronder vind je achtereenvolgens de korte uitwerking van de tien leidende principes.
Principe Doelgericht op het algemeen welzijn
Digital twins dienen objecten, processen en systemen in de fysieke leefomgeving te verbeteren. Digital twins zijn nooit het doel, het zijn middelen om het doel mee te bereiken. Verantwoorde digital twins dienen het algemeen welzijn en creëren waarde voor de Nederlandse maatschappij. Zij werken vanuit een helder, enkelvoudig en bovenal gerechtvaardigd doel.
Verklaring
Een rechtvaardig doel is de noodzakelijke eerste stap om alle andere principes goed na te leven. Het doel bepaalt wie betrokken moet zijn bij de ontwikkeling van de digital twin; welke data minimaal noodzakelijk zijn; hoe inclusief, volledig en accuraat de data moeten zijn, etc. Digital twins kunnen inzichten geven aan bedrijven, overheden, onderwijs en onderzoek, maatschappelijke organisaties en burgers voor betere planning, ontwikkeling en gebruik van de gebouwde en natuurlijk leefomgeving, en tevens het beheer en onderhoud van bestaande assets, processen en systemen verbeteren.
Implicaties
Het opstellen van een rechtvaardig doel vereist voornamelijk begrip. Begrijp en doorleef de herkomst, de context, de dynamiek en het perspectief van het doel, de vraag, het probleem. Samen met eindgebruikers en andere primaire belanghebbenden. Verken of de digital twin de beste weg is om het doel te bereiken. Zijn er nog andere manieren, alternatieve oplossingsrichtingen (onderzocht) waarlangs de vraag beantwoord kan worden? Welke behoefte dient de digital twin en voldoet de digital twin daaraan?
Digital twins en een ecosysteem van digital twins moeten worden gestructureerd en gedeeld om samenwerking en innovatie in de economie en maatschappij te bevorderen, in overeenstemming met het beginsel van het algemeen welzijn. Daarbij staan de behoeften en wensen van de gebruikers van digital twins centraal. Algemeen welzijn betekent niet dat digital twins alleen gefinancierd worden met publieke middelen vanuit de overheid, maar ook investeringen vraagt van het bedrijfsleven voor economische ‘waarde creatie’. Digital twins en het ecosysteem van digital twins stimuleren samenwerking en innovatie in de hele economie en maatschappij ten behoeve van het algemeen welzijn.
Principe Actief open en transparant
Digital twins en een ecosysteem van digital twins moeten zo open mogelijk beschikbaar zijn. Dat wil zeggen dat ze open of gedeelde data bevatten, die toegankelijk zijn via open standaarden om ervoor te zorgen dat ze de meeste waarde creëren voor de hele maatschappij. Transparantie is bedoeld om inzicht, duiding en uitleg te geven. Inzicht in de context en uitvoering van de digital twin en het ecosysteem, uitleg over de gemaakte keuzes in het proces, duiding over de data, de modellen en het visualisatietools en tijdens besluitvorming.
Verklaring
Een ecosysteem van digital twins zal profiteren van netwerkeffecten: hoe meer mensen of organisaties het ecosysteem gebruiken, eraan bijdragen en het onderhouden, hoe waardevoller en bruikbaarder het wordt.
Implicaties
Openheid is een cruciaal element om digital twins en een ecosysteem van digital twins voor Nederland te realiseren en de waarde voor economie en maatschappij te maximaliseren. Een open, op samenwerking gerichte aanpak zal nodig zijn om te zorgen dat het ecosysteem actueel en relevant blijft voor een breed scala aan gebruikers, waardoor de kans op silo’s en inefficiëntie wordt verkleind. Openheid vereist ook dat digital twins vindbaar en toegankelijk zijn, zodat gebruikers relevante data, rekenmodellen en visualisatietools kunnen vinden en gebruiken. Openheid gaat over het toegankelijk, herbruikbaar en uitwisselbaar maken van data, modellen, visualisatietools en technologieën. Het gaat niet alleen om de technische toegankelijkheid, maar ook de toegankelijkheid voor de belanghebbenden: de gebruikers, burgers en andere primaire belanghebbenden. Leg uit en geef toegang tot de informatie die belanghebbenden nodig hebben om mee te doen en bij te dragen. Een digital twin ecosysteem moet het juiste evenwicht weerspiegelen tussen openheid en (op rollen gebaseerde) toegangsbeperkingen, dat gebaseerd is op afgesproken beheersmechanismen.
Principe Eerlijk kwalitatief en inclusief
De betrouwbaarheid van de digital twins, een ecosysteem van digital twins en data is afhankelijk van de kwaliteit en inclusiviteit van de data en technologie. De primaire belanghebbenden moeten deze betrouwbaarheid kunnen beoordelen op aspecten als de relevantie, tijdigheid, nauwkeurigheid, samenhang en consistentie, interpreteerbaarheid en toegankelijkheid van de digital twins, in relatie tot het beoogde gebruik. Kwaliteitsnormen en kwaliteitsniveaus voor data en modellen moeten worden gedefinieerd en afgesproken om data en modellen te kunnen gebruiken in digital twins.
Het is belangrijk dat de digital twin en het ecosysteem niet alleen de technologie, maar ook de onderliggende data en de betrokkenen voldoende inclusief en integer zijn. Vooringenomenheid (bias), aannames, het bewust of onbewust bevoordelen of benadelen, onbedoelde discriminatie en profileren van individuen, groepen mensen en locaties is een steeds aanwezig risico bij het gebruik van digital twins. De maatschappelijke en economische waarde door digital twins moet aan alle belanghebbenden toekomen
Verklaring
Het verstrekken van de juiste, relevante metadata ondersteunt het verantwoorde gebruik van data en rekenmodellen in digital twins, waardoor effectieve data-integratie mogelijk wordt om waarde te creëren. Providers van data en rekenmodellen aan een digital twin ecosysteem dienen de kwaliteit van data en rekenmodellen te beoordelen op basis van de functionaliteit, levensduur en beveiliging, die nodig zijn om het doel te bereiken waarvoor de data en rekenmodellen worden (of zullen worden) gebruikt.
Een digital twin kan nooit een exacte kopie zijn van de werkelijkheid. Juist om die reden is het belangrijk om aan te geven waar de grenzen liggen en in welke aspecten juist wel een realistisch beeld wordt geschetst. Een beeld dat losstaat van vooringenomenheid. Daarbij is het belangrijk om mee te nemen dat zelfs personen die niet in de digital twin worden gerepresenteerd, geraakt kunnen worden door aannames van de digital twin of zijn gebruiker.
Implicaties
Het ecosysteem van digital twins moet minimum kwaliteitsnormen voor data en rekenmodellen hanteren. Dit is vooral belangrijk voor gevallen waarin de juiste kwaliteitsnorm moeilijk te bepalen zijn. Kwaliteitsniveaus moeten transparant, gedefinieerd, meetbaar en beheerd worden binnen het ecosysteem van digital twins.
Bij de verzameling, analyse, interpretatie, visualisatie en geautomatiseerde besluiten van data moet gelet/beoordeeld worden op vooringenomenheid om eventuele onbedoelde effecten te voorkomen, waaronder het ontstaan van onbedoelde discriminatie. Deze vooringenomenheid geldt niet alleen voor de betrokkenen die de digital twin ontwikkelen/gebruiken, maar ook voor de technologie zelf. Technologie is nooit neutraal. Er zijn periodieke controles op vooringenomenheid (bias) in digital twins nodig om ervoor te zorgen dat de digital twins eerlijk en niet-discriminerend zijn.
Principe Robuust en veilig
Een digital twin en het ecosysteem van digital twins dient robuust en veilig te zijn. Dat betekent, dat data en rekenmodellen en de technische infrastructuur waarop digital twins draaien een hoge beschikbaarheid hebben en goed beveiligd zijn (met evt. toegangsbeperkingen) tegen ongewenst gebruik. Een digital twin mag daarbij alleen de gevoelige informatie (oftewel persoonlijke data) vrijgeven indien voor die informatie uitdrukkelijk toestemming is verkregen van de betrokkenen en het vrijgeven ook wettelijk is toegestaan. Een digital twin moet getoetst door onafhankelijke partijen, om blijvend de veiligheid en gegevensbescherming te kunnen waarborgen.
Verklaring
Data beveiliging en cyber security zijn essentieel om de integriteit van digital twins en het ecosysteem van digital twins te waarborgen. Een robuuste en veilige benadering zal vertrouwen geven aan de diverse gebruikers in de integriteit en het gebruik van digital twins en het ecosysteem. Dit principe dient in balans te zijn met de andere principes als openheid en transparantie.
Daarnaast wordt ook een digital twin wettelijk verplicht de privacy van individuen te respecteren. Digital twins zijn een goede manier om het ruimtelijk gedrag van een synthetische bevolking in de fysieke leefomgeving te bestuderen zonder daarbij inbreuk te maken op de privacy van individuen. Daarbij dienen de ontwikkelaars en gebruikers van de digital twin wel te reflecteren op wat ‘persoonlijke data’ zijn. De combinatie van verschillende ongevoelige datasets kan er namelijk toe leiden dat gevoelige informatie over personen wordt onthuld.
Implicaties
Beveiliging in digital twins kan op meerdere manieren technisch ingevuld worden en is een balanceer act tussen gebruiksgemak en geboden zekerheden. Maatregelen zijn mogelijk in de infrastructuur van de data uitwisseling, de gebruikte systemen, procesafspraken rondom digital twins en in de gebruikte data en rekenmodellen. Met behulp van het kader van de Baseline voor Informatiebeveiliging Rijksdienst kan hier concreet invulling aan gegeven worden. De BIR geeft handvaten die er voor zorg dragen dat data niet-gemanipuleerd (door kwaadwillenden of fouten) van de provider en bron naar de gebruiker komen. Dat ze alleen komen bij degene die er recht op heeft maar vooral ook dat die eindgebruiker kan vaststellen dat de data, rekenmodellen en visualisatietools robuust beschikbaar, betrouwbaar en beveiligd zijn. Pas certificering toe indien mogelijk.
Daarnaast dienen betrokkenen bij het ontwikkelen en gebruiken van digital twins expliciet en heel bewust toestemming te geven voor het (tijdelijk) verzamelen, koppelen, gebruiken en delen van hun data. Daarbij is ook van belang dat heel duidelijk wordt gemaakt voor welk specifiek doel zij hun gegevens beschikbaar stellen. Waarom en hoe juist deze data en de toepassing ervan de voorliggende vraag beantwoorden. Verken daarbij ook ‘no go areas’ voor de digital twin, ter bescherming van kwetsbare locaties en gemeenschappen.
Principe Onder controle en toezicht van mensen
Een onafhankelijke vertrouwde derde partij moet als toezichthouder de naleving van ethische en andere relevante afspraken controleren, opdat er verantwoord wordt omgegaan met de digital twin, het ecosysteem van digital twins en de onderliggende data. De digital twins en het ecosysteem moeten onder controle en toezicht zijn van mensen. Toezicht en controle moet plaatsvinden gedurende het ontwikkeltraject van de digital twin.
Verklaring
De verantwoordelijkheid voor ethiek moet niet bij één persoon, stafafdeling of commissie liggen. Dat haalt namelijk de verantwoordelijkheid bij anderen weg en uit de interne processen. Het is daarentegen wel wenselijk dat een onafhankelijke partij toezicht houdt op verschillende onderdelen van een project. Bijvoorbeeld bij de beoordeling van leveranciers en hun dataproducten. De ethische codes zijn daarbij een handvat, maar dienen wel iedere keer opnieuw en gedurende het hele proces met het team te worden doorleefd.
Implicaties
Controle en toezicht moet komen vanuit de mensen: het team. Spreek elkaar aan op de morele verantwoordelijkheid en naleving van de ethische waarden en afspraken. Vraag uitleg van externe partijen over hoe zij aan de ethische afspraken gaan voldoen. Een organisatie kan ook verantwoording afleggen over het gebruik van data en naleving van ethische standaarden in het jaarverslag.
Principe Belanghebbenden intensief betrokken
Voor maatschappelijke opgaven is solidaire betrokkenheid van primaire belanghebbenden randvoorwaardelijk om te komen tot open, eerlijke en inclusieve beeld-, oordeels-, en besluitvorming. En randvoorwaardelijk om te komen tot een open, eerlijk en inclusieve ecosysteem van digital twins. Ook voor commerciële toepassingen die geen maatschappelijke opgave dienen is de betrokkenheid van primaire belanghebbenden essentieel. Een duurzame vertrouwensrelatie bevordert de kwaliteit, de vraag naar- en de adoptie van (informatie)producten. Veruit de belangrijkste betrokkenen zijn de mensen, die hun persoonlijke data delen én ieder ander die beïnvloed wordt door toepassing van de data en de digital twin. Het is belangrijk om burgers en andere primaire belanghebbenden al in de ontwerpfase van de digital twin te betrekken. En ook invloed, zeggenschap te geven als ‘mede-eigenaar’. Laat de bijdragen van primaire belanghebbenden zwaar wegen vóór, tijdens en na het project.
Verklaring
De aard en omvang van de betrokkenheid van primaire belanghebbenden verschillen per opgave, per vraagstuk, per opdracht, per product, per situatie. Dit wordt onder meer beïnvloed door: de impact op mensen; de duur (eenmalig, tijdelijk of structureel); de risico's (privacy, veiligheid, gelijkheid); de geografische scope (internationaal, landelijk, regionaal, (hyper)lokaal); het domein (publiek, privaat); het specifieke doel van het datagebruik; de fase van ontwikkeling en realisatie. Dit en dat bepaalt ook de (werk)vorm waarlangs primaire belanghebbenden betrokken worden. Dat is maatwerk. Vaak wordt de omgeving pas betrokken bij een project in de testfase: zodra de digital twin al klaar staat voor gebruik. Feedback wordt dan aangemoedigd en meegenomen, maar dit beperkt de belangrijkste belanghebbenden tot een reactie op wat er al staat. Dat is geen intensieve, solidaire betrokkenheid. De kwaliteit van de ethiek hangt af van de kwaliteit van het gesprek met de juiste mensen, van het stellen en verdiepen van de goede vragen op het juiste moment.
Implicaties
Stel bij aanvang van het project de vraag: Wie zijn de primaire belanghebbenden? Wie is de omgeving? Wie zijn de betrokkenen? Er zijn verschillende soorten partijen die op verschillende manieren betrokken kunnen worden. Werk samen met en leer van (maatschappelijke) partijen die hetzelfde doel nastreven. De overheid is bij maatschappelijke opgaven een belangrijke belanghebbende en vehikel waarlangs burgers bereikt en betrokken kunnen worden.
Principe Effectief bestuurd
Alle onderdelen van een digital twin en het ecosysteem van digital twins hebben een duidelijk en transparant eigendom, een heldere besturing, belegde verantwoordelijkheden en evt. vastgelegde regelgeving om het creëren, onderhouden en verantwoord gebruik van relevante data, rekenmodellen en visualisatie(tools) te ondersteunen.
Verklaring
Duidelijk eigenaarschap en belegde verantwoordelijkheden maken effectief data management en probleemoplossing mogelijk met digital twins en binnen het ecosysteem van digital twins als geheel. De overheid zou regelgeving kunnen gebruiken om het gewenste gedrag in een ecosysteem te stimuleren wanneer dit niet mogelijk is door middel van de samenwerking tussen bedrijfsleven, overheid, onderwijs en onderzoek, maatschappelijke organisaties en burgers.
Implicaties
Eigendom van data is een centraal element van dit principe en biedt verantwoordelijkheid voor het samenstellen van geschikte kwaliteitsdata voor integratie in digital twins en het ecosysteem van digital twins. Data eigenaren en providers moeten samenwerken met belanghebbenden om hoogwaardige datasets te identificeren voor digital twins. Data eigenaren en providers moeten ook beschikken over de juiste vaardigheden en competenties, die nodig zijn om digital twins mogelijk te maken. Digital twins worden gezamenlijk bestuurd door alle betrokkenen: het bedrijfsleven, de overheid, onderwijs en onderzoek, maatschappelijke organisaties en/of burgers. Besturing moet ook voorzien in mechanismen voor het algehele beheer van het ecosysteem van digital twins, waarbij eerlijke waarden en consistente naleving van standaarden worden gegarandeerd.
Principe Federatief
Eigenaren van (de onderdelen van) digital twins moeten een gefedereerd model ondersteunen waar de data, modellen, visualisatietools en gerelateerde diensten op een flexibele en responsieve manier kunnen worden verbonden en gedeeld.
Verklaring
Met een federatief model zullen alle betrokkenen - het bedrijfsleven, de overheid, onderwijs en onderzoek, maatschappelijke organisaties en/of burgers - het gezag houden over en verantwoordelijkheden nemen voor de functie en rol en de bijbehorende data, modellen en visualisatietools, die deel uitmaken van digital twins en het ecosysteem van digital twins.
Implicaties
Het federatieve model vereist en stimuleert alle betrokkenen - het bedrijfsleven, de overheid, onderwijs en onderzoek, maatschappelijke organisaties en/of burgers - om de onderdelen van de digital twin op consistente, interoperabele, platformonafhankelijke wijze te ontwikkelen en te beheren. Met het federatieve model wordt schaalvergroting gestimuleerd en kunnen vele diverse gebruikers gebruik maken van digital twins binnen en tussen toepassingsgebieden en -domeinen en een bijdrage leveren aan grote en kleine maatschappelijke vraagstukken. Effectief bestuur levert een essentiële bijdrage aan dit principe. Het gefedereerde model vereist een niveau van consistent bestuur over verschillende sectoren en domeinen heen, maar ook tussen alle betrokkenen bij de digital twin en het ecosysteem van digital twins. Effectieve besturing van het federatieve model moet met name ervoor zorgen, dat digital twins voor de fysieke leefomgeving en het ecosysteem kunnen werken met verschillende soorten data(bronnen), modellen en visualisatietools binnen en tussen:
- Verschillende maatschappelijke opgaven en toepassingsdomeinen (bijv. woningbouw, energie, klimaat, mobiliteit, landbouw, natuur et cetera);
- Zowel de economische (gebouwde), de natuurlijke als sociale leefomgeving;
- Verschillende ruimtelijke en temporele schalen;
- Verschillende modelleringsbenaderingen.
Principe Met open standaarden
Het gebruik van open standaarden voor de data, modellen en visualisatietools biedt samen met platform- en leverancier-onafhankelijke architectuurmodellen voor digital twins de benodigde overall interoperabiliteit, compatibiliteit en functionaliteit.
Verklaring
Open standaarden voor digital twins waarborgen vertrouwen door open en uniforme semantiek en uitwisseling, voorkomen vendor lock-in, zijn kosten reducerend en zorgen ervoor dat digital twins en het digital twin ecosysteem optimale waarde leveren.
Implicaties
Gebruik van open standaarden zorgt ervoor dat digital twins en het digital twin ecosysteem leverancier-onafhankelijk zijn. Het gebruik van open standaarden zorgt voor interoperabiliteit, zowel inhoudelijk (semantisch) als technisch (bijv. via Application Programming Interfaces), maar ook vanuit wetgevend en organisatorisch perspectief zoals afgesproken in het Europese raamwerk voor interoperabiliteit. Dit waarborgt brede toegankelijkheid en uniform gebruik van (de onderdelen van) digital twins in de maatschappelijk opgaven en toepassingsdomeinen.
Principe Adaptief
Digital twins voor de fysieke leefomgeving en het ecosysteem van digital twins moeten zich continue kunnen aanpassen en ontwikkelen naarmate de fysieke leefomgeving verandert en de wereld om ons heen evolueert als gevolg van veranderingen in de samenleving, de technologie, de functies en vereisten, het data management en de cyberveiligheid.
Verklaring
Continue aanpassing van digital twins en het ecosysteem van digital twins zorgt ervoor, dat digital twins bruikbaar blijven en evolueren om te voldoen aan de veranderende behoeften van betrokkenen en gebruikers. Daarmee blijft data-gedreven planning, beleid en besluitvorming mogelijk voor alle betrokkenen, zowel bedrijfsleven, overheid, onderwijs- en kennisinstellingen, maatschappelijke organisaties en burgers.
Implicaties
Digital twins zullen zich blijven aanpassen en evolueren. Technische oplossingen voor digital twins, met name infrastructuur, platforms en software, zijn onafhankelijk om de voortdurende aanpassing en evolutie van digital twins en het ecosysteem van digital twins op de lange termijn mogelijk te maken.