Mens en Machine met elkaar verbonden

Verbonden

In de wereld van vandaag zien we steeds meer voorwerpen die verbonden zijn met het internet. Denk aan apparaten bij ons thuis, zoals een slimme thermostaat, of aan objecten in een stad, zoals sensoren langs de weg [1] of een windmolen die rapporteert over zijn energieproductie[2]. Zodra een voorwerp verbonden is met het internet, kan het informatie delen. Een windmolen stuurt bijvoorbeeld informatie over de windsnelheid en stroomopwekking naar het energiebedrijf. Daarnaast kan het ook zijn eigen toestand in de gaten houden; met behulp van sensoren kan bijvoorbeeld de warmteontwikkeling in de behuizing worden bijgehouden. Wanneer de onderdelen te warm worden, en dreigen vast te lopen, krijgt iemand van de controlekamer een signaal. De windmolen wordt uitgezet en een monteur wordt gestuurd.

Zo zullen er steeds meer dingen met het internet worden verbonden. Echter, deze groei kan gemakkelijk leiden tot een wirwar aan technische koppelingen en onoverzichtelijke informatiestromen. Het is dan niet altijd even duidelijk hóe de voorwerpen verbonden zijn en waar de gegevens precies worden opgeslagen. Dit is lastig in kader van onderhoud en kan leiden tot onveilige situaties in realtime systemen. Met behulp van het begrip Digital Twin [3] wordt getracht deze complexiteit te reduceren.

Digital Twins

Een Digital Twin is een digitale kopie van een fysiek voorwerp. Deze kopie bevindt zich in een digitale omgeving, ergens op een server, in een database of in een cloud omgeving. Met behulp van zo’n Digital Twin is het mogelijk dat alle gegevens over een bepaald object op één specifieke plek worden verzameld. Willen we bijvoorbeeld iets weten over de conditie in het kader van onderhoud of prestatie? Dan lezen we niet zijn individuele sensoren uit en gaan we niet op zoek naar gegevens in een willekeurige database waar die informatie in een bepaald vast formaat zou staan. Nee, we vragen het aan zijn Digital Twin! Een tweede voordeel is dat verbindingen tussen verschillende voorwerpen gemakkelijker kunnen worden gelegd en onderhouden. Deze verbindingen liggen immers volledig in het digitale domein. Toegang kan gemakkelijk worden beheerd, en verbindingen kunnen eenvoudig worden aangelegd of opgeheven. Er hoeft maar één koppeling te zijn tussen het echte voorwerp en zijn Digital Twin.

Het concept van Digital Twins is niet nieuw. In het kader van smart cities en onderhoud (predictive maintenance) zie je steeds vaker dit soort toepassingen. Diverse organisaties gebruiken het concept al voor ontwerp- en productiedoeleinden. Zo worden slimme windmolens gebouwd door General Electric [2] en gebruikt Siemens het in de context van productieketens en in haar industrie4.0 programma.

Data en sensoren

Er zijn twee technologieën die een belangrijke rol spelen in de ontwikkeling van Digital Twins: Data en sensoren. De ontwikkeling van Big Data is inmiddels gemeengoed geworden. Data is de taal van machines, en voor ons dé belangrijke drager van informatie, kennis en modellen. Tegenwoordig reikt de impact van (big)data zelfs verder dan slimme marketing en verbeteringen in de operationele bedrijfsvoering. Data bepaalt tegenwoordig de strategie van iedere organisatie, zonder data geen toekomst!  

Naast Big Data zien we de opmars van sensoren. Zij vormen de ogen en de oren van machines en systemen. De essentie van Internet of Things (IoT) is eenvoudig en tegelijkertijd zeer krachtig: ‘IoT zorgt ervoor dat je dingen dingen voor je kunt laten doen’. Gekscherend, maar hij blijft als voorbeeld best goed hangen, vertel ik wel eens dat je dus met je bierglas moet kunnen praten om een re-fill van de ober te krijgen. Je zou kunnen zeggen dat we voorwerpen gaan beschouwen als gesprekspartners. We brengen ze tot leven.

Een mooi voorbeeld van ontwikkelingen met Digital Twins vinden we bij de KLM. Er wordt een computermodel gebouwd waarin de processen parallel lopen met de fysieke luchthaven. Realtime worden alle werkzaamheden rondom de vliegtuigen van KLM bijgehouden. Het modelleren met behulp van Digital Twins maakt de data voor medewerkers begrijpelijk, vereenvoudigt het bijsturen van werkzaamheden en maakt een vlottere doorstroming van passagiers mogelijk.

Avatars

Met behulp van Digital Twins wordt het eenvoudiger om toegang te krijgen tot gegevens van dingen die verbonden zijn met het internet en zijn we makkelijker in staat om inzichten te verwerven. In de huidige ontwikkelingen is dat echter niet genoeg. Wat als een Digital Twin deze inzichten zelf zou kunnen verwerven? Dit betekent dat het in staat zou moeten zijn om data te verzamelen, deze te analyseren en bevindingen moet kunnen communiceren.

Dit is mogelijk dankzij de opmars van Machine Learning en andere vormen van Kunstmatige Intelligentie. Daarmee kunnen Digital Twins slim observeren en redeneren en zich zelfstandig manifesteren. Eigenlijk kunnen we dan beter spreken van Avatars, een begrip dat we kennen uit de game-industrie. Daarmee bedoelen we een representatie van een persoon (of voorwerp) in een virtuele wereld. Het acteert en handelt namens dat persoon (of voorwerp) uit de echte wereld. Met het begrip Avatar benadrukken we dat de digitale representatie kan handelen namens het voorwerp uit de echte wereld. Het aspect van zelfstandigheid en manifestatie namens het object maakt een Avatar anders dan een Digital Twin. Het is goed om daarbij de rol van verantwoordelijkheid en vertrouwen goed in ogenschouw te nemen.

Het wordt echter pas écht interessant als we Avatars onderling met elkaar verbinden. Dan kunnen ze bevindingen uitwisselen, elkaar op de hoogte brengen van gebeurtenissen en daardoor ook van elkaar leren. Dan kunnen ze bijvoorbeeld hun ervaring onderling uitwisselen. Hierdoor kunnen ze samenwerken, rijkere modellen maken, en zorgen dat er minder vaak fouten worden gemaakt. Feitelijk betekent dit dat ze daarmee in staat zijn om zelfstandig slimme organisaties te vormen. Dankzij Kunstmatige Intelligente zullen zij leren hoe ze sommige taken efficiënt kunnen verdelen. Ze kunnen daarmee processen verbeteren, situaties simuleren en vervolgens gezamenlijk advies geven aan hun objecten in de echte wereld.

Met behulp van Avatars kunnen we dus nóg slimmere toepassingen maken. In het voorbeeld van de windmolen kan een Avatar behalve alarmeren ook zelf leren wanneer er een onderdeel moet worden vervangen. Het is denkbaar dat de Avatar zelf een aantal opties naloopt en alvast een reserveonderdeel bestelt op het moment dat een reparatie verwacht wordt. Daartoe kan het met iemand van de controlekamer overleggen, nadat het zelf eerst met andere Avatars contact heeft gehad.

Hóe Avatars met elkaar kunnen en mogen communiceren hangt af van de wijze waarop ze worden geprogrammeerd. Dit kan via instructies die door mensen worden ingegeven, of het toepassen van Machine Learning. Logisch komt het neer op iets als: 'de temperatuur van de windmolen stijgt, terwijl de rotor op lage toeren blijft draaien, ga dan na of dit door de buitentemperatuur komt, vergelijk het met naburige windmolens en geef eventuele afwijkingen door. Indien nodig, kijk dan ook naar opties voor reparatie.’ Op deze manier kunnen Avatars helpen om simulaties te doen en de gevolgen op een begrijpelijke manier inzichtelijk te maken voor mensen.

Mensen

Het concept van de Avatar kan ook voor mensen worden gebruikt. Het is een moderne variant van een persoonlijke assistent. Zo kan ook de mens, de gebruiker, via zijn persoonlijke Avatar interacteren met de wereld van objecten. Via de persoonlijke Avatar kan men informatie met andere Avatars delen. Men kan een persoonlijke Avatar machtigen om bepaalde handelingen autonoom uit te voeren, zoals bestellingen plaatsen, contracten afsluiten en afspraken maken. Deze interacties vinden plaats in de virtuele wereld en de persoonlijke Avatar is de brug daar naartoe.

Voorbeelden

Dit alles klinkt voor sommigen misschien nog een beetje ver weg, maar toch zijn er reeds toepassingen waarin we de eerste stappen naar een dergelijke wereld zien. Een voorbeeld van een traject waar ik zelf bij betrokken ben ligt in het domein van personal assistance voor callcenter medewerkers. In dat project analyseren we de gegevens van een callcenter en ontwikkelen we predictiemodellen voor bijvoorbeeld de klanttevredenheid. De verkregen inzichten worden vervolgens via een persoonlijke avatar teruggekoppeld naar de individuele callcenter medewerker. Het doel is processen efficiënter te laten verlopen en waar mogelijk proactief kunnen inspelen op de klantvragen.

Een tweede voorbeeld gaat over daken van huizen en gebouwen. In het kader van predictive maintenance analyseren we data over lekkages en reparaties. We werken toe naar een situatie waarin een dak zich meldt wanneer het zelf denkt dat er een reparatie nodig is. Er is nog een weg te gaan, maar de ervaring leert dat als we de problematiek vanuit het perspectief van Avatars benaderen, er tegelijkertijd ook weer nieuwe ideeën en businesskansen ontstaan. Daarbij spelen ook andere ontwikkelingen zoals blockchain en smart contracts een belangrijke rol.

Niet alleen technisch zijn Avatars interessant, ook juridisch. In onze projecten hebben we vaak interessante discussies over verantwoordelijkheid, handelsbekwaamheid en wetgeving. Natuurlijk staan we nog maar aan de wieg van deze innovatie, maar als de genoemde ontwikkelingen zich doorzetten, worden Avatars binnenkort gemeengoed.

Er ontstaat een wereld waarin voorwerpen net als mensen interacteren met hun omgezing. Ze zijn als medebewoners van een stad. Als deze ontwikkeling doorzet, leven mens en machine straks nauw met elkaar samen en worden ze wellicht elkaars dagelijkse collega’s!

Avatars en KPN

KPN bekleedt van oudsher de rol van ‘betrouwbare verbinder’. Vanuit deze rol voelt het als onze verantwoordelijkheid om het voortouw te nemen als het gaat om nieuwe ontwikkelingen in het veld van communicatie. Of het nu gaat om communicatie tussen mensen of tussen voorwerpen, een veilige en betrouwbare infrastructuur is cruciaal. Avatars moeten bijvoorbeeld goed worden beveiligd tegen hackers. Daarnaast helpt KPN haar klanten met het realiseren van nieuwe business. Het gaat daarbij om efficiënte communicatie en slimme uitwisseling van gegevens. Via een traject van co-innovatie en first-user adoption werkt de organisatie samen met klanten en partners aan het informatienetwerk van Nederland.

Over Wico Mulder

Wico is Data management Consultant bij KPN Consulting met een brede achtergrond in techniek en wetenschap. "Data is aanjager voor veranderingen in onze maatschappij. Eenmaal geinterpreteerd tot waardevolle informatie, biedt data inzicht en nieuwe kansen voor organisaties. Dit gaat gepaard met nieuwe technologie en slimme computer systemen." Vanuit zijn brede interesse en jarenlange ervaring in de ICT helpt Wico organisaties met het toepassen van nieuwe concepten en praktische realisaties.

- Auteur: Wico Mulder

Referenties:

1. http://www.beterbenutten.nl/talking-traffic
2. http://www.ge.com/reports/post/119300678660/wind-in-the-cloud-how-the-digital-wind-farm-will/
3. https://en.wikipedia.org/wiki/Digital_Twins
4. https://www.kpn.com/zakelijk/thedigitaldutch/klantcase/klm-vertaling-van-big-data-in-3d-model-vergroot-inzicht.htm
5. https://www.siemens.com/press/en/pressrelease/?press=/en/pressrelease/2017/digitalfactory/pr2017040272dfen.htm&content[]=DF&content[]=Corp&content[]=PD