Kunnen algoritmes de stad besturen?

Kan een stad zichzelf besturen via algoritmes? De vraag die de Future City Foundation ons stelde, was spannend. In drie maanden onderzochten wij wat er mogelijk is op het gebied van algortimes en hoe je dat kan doorvertalen naar het vakgebied van de ruimtelijke ordening. We lazen ons in, spraken deskundigen en ontdekten gaandeweg dat er nog maar weinig bekend is over dit onderwerp.

In het afgelopen decennium is er veel veranderd op het gebied van ruimtegebruik in steden en daaromheen. Steden veranderen van functielocaties naar locaties waar mensen naartoe gaan voor een ervaring. De ervaring van het shoppen, het ontmoeten van mensen en het gevoel van vrijheid in de openbare ruimte. Wanneer mensen daar geen behoefte aan hebben, wordt alles gemakkelijk gedaan vanuit huis, achter de laptop of tablet. Zo worden kleren, eten en andere benodigdheden besteld zonder dat mensen daarvoor de deur uit hoeft.

Door nieuwe technologie kan er beter worden ingespeeld op de behoefte van bezoekers van binnensteden en andere functiegebieden. Er wordt veel gewerkt aan de kwaliteit van de belevenis die mensen krijgen als zij erop uit gaan. Zo wordt er in binnensteden veel ingespeeld op het shop- en ontspanaspect. Het winkelen wordt makkelijker gemaakt door middel van slimme etalages die inspelen op behoeften van de bezoeker. Geuren worden door de stad verspreid om mensen naar eettenten te trekken en door de gehele stad is gratis wifi zodat iedereen, ieder moment van de dag, up-to-date is over speciale aanbiedingen, belevenissen en unieke winkels.

Beleving voorop

Niet alleen in de binnenstad verschuift de aandacht van simpel rondjes lopen en doen wat je moet doen, naar de ervaring en een unieke belevenis. Ook evenementenlocaties spelen in op deze behoeften. Door zich te concentreren op de fan-experience wordt het de bezoeker gemakkelijker gemaakt tijdens een voetbalwedstrijd of concert. Zo kan de bezoeker alles halen uit de tijd op de locatie. Een evenementenlocatie zoals de Amsterdam Arena is voorloper op deze nieuwe ontwikkeling en beschikt over veel technologie. Zo weten zij lange files tijdens een wedstrijd te voorkomen, worden ruzies preventief opgelost en wordt er continu gescand naar criminelen en potentiële herrieschoppers. Dit wordt gerealiseerd door hoge kortingen voor wie vroeg komt, slimme lantaarnpalen met gezichts- en nummerbordherkenning en heatmapping om drukke plekken in kaart te brengen.

Havens daarentegen focussen zich meer op efficiëntie en het veilig importeren en exporteren van goederen. Op deze locaties worden veel robots ingezet, omdat persoonlijkheid hierbij niet belangrijk is. Schepen worden systematisch geladen, gelost en de inhoud wordt te allen tijden gescand op drugs en ander illegaal smokkelwaar.

De drie bovenstaande locaties hebben veel eigenschappen die zij van elkaar over kunnen nemen. Ook is er een aantal overeenkomsten te vinden. Zo focussen havens en evenementenlocaties beide op efficiëntie en veiligheid. Evenementenlocaties zouden veel technieken over kunnen nemen van havens, zoals drugsscans en robotisering. Havens kunnen technieken overnemen als slimme lantaarnpalen, heatmapping tegen criminaliteit en nummerbordherkenning tegen illegale praktijken. Binnensteden kunnen veel leren van evenementenlocaties door de efficiëntie en de ervaring. Door te spelen met hoge kortingen kunnen bezoekersstromen in de binnenstad worden beïnvloed en kunnen bepaalde plekken in de stad worden ontlast.

Algoritmes verhogen efficiëntie

Algoritmes kunnen een grote rol spelen in steden en drukke buitengebieden. We kunnen ons daarbij voorstellen dat algoritmes inspelen op onvoorspelbare situaties. Hierbij maakt een algoritme zelf een beslissing tot actie en bepaalt wat de beste actie is in de desbetreffende situatie. Dit alles zonder tussenkomst van mensen. Algoritmes kunnen worden toegepast om de efficiëntie en het gebruiksgemak te verhogen. Zo sturen deze algoritmes in de toekomst auto’s aan om andere routes te nemen om een drukke weg te ontlasten. Ook ondernemen algoritmes actie als er bijvoorbeeld bomen in de stad moeten worden gesnoeid of wanneer er een ongeval plaatsvindt. Er zijn nog veel meer mogelijkheden waar algoritmes kunnen worden toegepast. Op den duur worden steden zo dynamisch en kunnen ze direct de gevolgen van een voorval waarnemen, sturen en oplossen. Dit kan gerealiseerd worden door sensoren die de gehele dag iedere beweging en verandering waarnemen.

Algoritmes kunnen worden toegepast om de efficiëntie en het gebruiksgemak te verhogen

Formules voor dit soort algoritmes zijn extreem complex en moeten rekening houden met verschillende variabelen. Een aantal gegevens zijn vastgesteld, zoals de aanwezigheid van de infrastructuur of gebouwen. Deze veranderen en bewegen niet per moment en kunnen te alle tijden in de berekeningen worden meegenomen. Variabelen zoals persoonsgegevens, vervoer, weer, aanbod, kortingen, et cetera zullen per seconde, per locatie veranderen. Algoritmes zullen gezamenlijk een groot netwerk in een stad worden, waarbij elke actie een kettingreactie in gang kan zetten. Dit verhoogt de complexiteit van de toepassing van algoritmes. Algoritmes kunnen in theorie nog in Antwerpen opgemerkt worden, terwijl ze in Amsterdam worden geïnitieerd.

Het wordt nog interessanter als we kijken naar de Omgevingswet. Deze wet wordt (naar verwachting) in 2021 ingevoerd om 23 wetten over de leefomgeving te vervangen. Belangrijk in de nieuwe wet is dat ze randvoorwaarden stelt en normerend is. Die kaders kunnen worden vervangen door algoritmes. De gemeente kan mede door technologie kijken wat de behoeftes zijn in een gebied en dat toepassen in de omgevingsvisie. Op deze manier kan het gebied juist gebruikt worden, volgens de wensen van de omwonenden.

Uitdagingen

Het integreren van algoritmes in een omgevingsplan is nog niet zo gemakkelijk. Een algoritme kiest altijd voor de meest optimale en efficiënte uitkomst. Om probleemsituaties te voorkomen, moeten algoritmes er op ingesteld zijn dat deze meest efficiënte uitkomst vanuit maatschappelijk oogpunt niet het meest wenselijk kan zijn. Algoritmes moeten rekening kunnen houden met veel variabelen en zachte informatie. Door de vele variabelen worden kettingreacties in gang gezet. Hierdoor kunnen onbedoelde gevolgen een negatieve invloed hebben op de stad en de omgeving. Veel van de input voor een algoritme in de stad is privacygevoelige persoonsinformatie. De informatie is hierdoor lastig te verkrijgen en dit zal de ontwikkeling van algoritmen stremmen. Ook wordt de juiste oplossing vinden hierdoor een uitdaging.

Het is van groot belang dat, om algoritmes goed te laten werken, databases ter beschikking worden gesteld om informatie te verkrijgen. Zoals bezoekersstromen, weersinformatie, het actuele verkeer en bepaalde persoonsgegevens. Aan de andere kant is het belangrijk dat de privacy van gebruikers wordt gewaarborgd. Veel mensen zullen erop tegen zijn dat persoonsgegevens worden gebruikt om de stad efficiënter en veiliger te maken. Deze informatie zal goed beveiligd moeten worden tegen hackers en andere internetcriminelen.

Maar hoe zou dit kunnen doorwerken in het dagelijks leven? Daarvoor hebben we toekomstbeelden geschetst voor het jaar 2030. Zoals bijvoorbeeld deze over de binnenstad.

Beeld: Pixabay / juliaorige

Het is een donderdagochtend 18 juli 2030, 11:00. Het belooft een hete zomerdag te worden. Het is druk in de binnenstad van Amsterdam. Veel mensen hebben vakantie, een perfect moment om gebruik te maken van de uitstekende service in de winkels die nog bestaan. 130 kilometer ten zuiden van Amsterdam, boven Antwerpen, ontwikkelt zich een onweersbui. De sensoren in Antwerpen registreren deze onweersbui in de database. Door het combineren van de verschillende weersvariabelen, zoals windrichting, windsnelheid, vochtigheid en massa, wordt berekend dat deze bui binnen twee uur Amsterdam zal bereiken.

De gemeente Amsterdam wil het voor het verblijvend publiek in de binnenstad zo aangenaam mogelijk maken. Zij hebben daarom door een bedrijf een algoritme laten ontwikkelen, zodat iedereen een waarschuwing krijgt wanneer er een bui aankomt. Op deze manier regent niemand meer nat. 
Het algoritme suggereert voor iedereen een geschikte droge verblijfsplek. Hierbij wordt rekening gehouden met de huidige locatie van de persoon, persoonsinformatie en het tijdsstip. 
Door deze variabelen te combineren, ontstaat er voor iedereen een geschikte verblijfsplek voor dat specifieke moment. Iedereen krijgt een signaal over een geschikte verblijfsplek via een smart device.

Verder zullen de algoritmes binnen de retailbranche inspelen op de komende regenval. Plotseling worden in de digitale etalages paraplu’s aangeboden. Wanneer mensen in deze winkel binnenkomen, zal duidelijk worden welke paraplu voor hen het meest geschikt is. 
Om de heftige regenval van de toekomst te kunnen verwerken is er meer waterberging nodig. 
Dit kan bijvoorbeeld door middel van groene daken. Wanneer er een heftige regenbui op komst is, zullen de zonnepanelen op de daken kantelen. Aan de onderkant van deze zonnepanelen is een sedum dakbedekking bevestigd. Deze dakbedekking zal ervoor zorgen dat er een goede afvoer van het water plaatsvindt. Daarnaast zal er een glazen overkapping uit de gevel komen, dit zorgt ervoor dat mensen droog kunnen blijven lopen.

Nadat de heftige onweersbui over is getrokken, gaat iedereen de straat weer op. Om de ruimte op de straat zo snel mogelijk gebruiksvriendelijk te maken na de onweersbui, worden de bankjes verwarmd zodra het droog wordt. De bankjes ontvangen een signaal van sensoren door de hele stad. Deze sensoren hebben geregistreerd dat het weer droog is. Op dat moment worden de bankjes verwarmd.

Ethiek onmisbaar

Bij dit alles zijn ethiek en urgentie aspecten die onmiskenbaar samengaan met de toepassing van algoritmes in de stad. Dit omdat de input van algoritmes erg privacygevoelig is. Tegenwoordig starten grote bedrijven met bijzondere projecten, zoals de wijk die Google ontwikkelt in Toronto, Canada. Google en andere bedrijven willen zelf invloed hebben op hoe in de toekomst een stad er uit komt te zien . Zo kunnen zij controleren welke informatie er vrij wordt gegeven en welke technieken er in de stad worden gebruikt. Een groot deel van dit soort projecten lijkt een wenselijke situatie en kan voor convenience zorgen. We moeten ons wel afvragen of de bewoners van deze stad nog privacy hebben. Door de hoeveelheid data die nodig is om een slimme stad te creëren, wordt de privacy steeds meer beperkt door de grote multinationals. Veel mensen vinden dit een angstig idee en hekelen deze ontwikkeling.

Hierbij helpt het niet dat er een kenniskloof is tussen technerds en stedebouwers (van bestuurder tot beheerder). De kennis op het gebied van algoritmes ligt bij technici, maar zij hebben weinig kennis van het functioneren van de stad. Specialisten die begrijpen hoe stedelijke ontwikkeling werkt, weten op hun beurt niet hoe de algoritmes werken. Dit vinden we zorgwekkend. Veel beleidsmakers zijn niet op de hoogte van de huidige ontwikkeling op het gebied van algoritmes in de stad en hebben geen idee van de mogelijkheden die er zijn.

Het is belangrijk dat stedenbouwers gaan inzien dat de ontwikkeling van steden onomkeerbaar is. Het werkveld moet het heft in eigen handen nemen en niet afwachten tot grote bedrijven met commercieel belang hier mee aan de slag gaan. Als de stadsbouwers hier niet mee aan de gang gaat, dan zou de controle over de stad verloren kunnen gaan.

Jelle Drost, Menno Heiwegen, Max Potkamp en Isabel van Veen zijn studenten vanuit het Stadslab van hogeschool Saxion

Verantwoording

Opdrachtgever van het onderzoek (‘Zo veranderen algoritmes in de stad’), uitgevoerd door vier studenten van Saxion binnen het StadsLAB, is Jan-Willem Wesselink namens de Future City Foundation. Dit is het eerste smart city platform dat zich focust op de vragen vanuit stad of dorp. Het zoekt antwoorden door stadsprofessionals te verbinden met technologie-professionals.