5.2 State of the art: van modelleren tot experimenteren

De hier beschreven KEM's zijn gecategoriseerd aan de hand van onderzoek betreffende grootschalige en complexe systemen, tot aan de impact van specifieke ingrepen op het individu. Onderzoek wordt gedaan door middel van modellen van de werkelijkheid, veldonderzoek en observaties in specifieke contexten. Ze geven inzicht in het effect van ingrepen en bieden een perspectief op hoe mensen omgaan met hun (nieuwe) werkelijkheid. Daarnaast beschrijven we methoden die inzicht bieden in de manier waarop het individu zelf zijn of haar dagelijkse leven ervaart. In de wetenschap wordt uiteraard ook nog steeds veel gebruikgemaakt van laboratoria waarin de mens geobserveerd wordt terwijl ze wordt onderworpen aan gedragsexperimenten. In transities is het gedrag echter complexer door relaties tussen individuen en afhankelijkheid van omgevingsfactoren. Er is daarom behoefte aan omgevingen die meer open zijn en daardoor minder controleerbaar. Naast de categorisering van complexe systemen versus het individu, kan er ook onderscheid worden gemaakt op de tijdsdimensie. Modellen proberen soms een nieuwe werkelijkheid voor te stellen, bijvoorbeeld in een virtuele wereld. Ook wordt er onderzoek gedaan naar de toekomst in het nu. Door middel van exposities, en de creatie van ervaarbare prototypes worden visies gepresenteerd die mensen een kritische/andere kijk op de realiteit geven.

In de ontwerpende en construerende wetenschappen worden transities veelal geadresseerd door onderzoek door ontwerp of ontwerpend onderzoek. In dit proces worden ingrepen bedacht, uitgevoerd, geanalyseerd en hierop gereflecteerd. In hun boek over ontwerponderzoek in de praktijk onderscheiden Koskinen et al. (2011) het lab, het veld en de etalage als onderzoeksdomeinen met hun verscheidenheid aan onderliggende theorieën en methoden. Het model van de werkelijkheid wordt hierin niet geadresseerd, omdat de construerende wetenschappen zich veelal bezighouden met artefacten. Gezien verschuivingen in het ontwerpdomein naar genetwerkte systemen, data gedreven methoden en sociaal ontwerp, zal ook voor deze aanpak, niet alleen analyse maar ook synthese steeds belangrijker worden. Hierbij zal het artefact niet meer enkel gezien worden als een los element, maar als verbinder tussen de belanghebbenden in een omgeving.

Virtuele omgevingen Wanneer systemen een grote maatschappelijke impact hebben, laten ze zich niet eenvoudig reguleren. Daarnaast zijn ingrepen in dit type systemen vaak onverantwoord of te kostbaar. Een voorbeeld zijn veiligheidskritische systemen. In deze gevallen kan men besluiten om het systeem te modelleren. Op basis van een brede kennis en ervaring van de factoren die een systeem beïnvloeden, kunnen modellen worden gecreëerd die de werkelijkheid nabootsen. Deze KEM's zijn dus voornamelijk gericht op simulatie. Een voorbeeld hiervan zijn Digital Twins. Dit zijn digitale replica’s van levende of niet-levende fysieke entiteiten, waarbij de digitale replica zich aanpast aan de hand van data vanuit de fysieke wereld (El Saddik, 2018). De digitale replica kan als testomgeving gebruikt worden om te monitoren. Bijvoorbeeld wanneer onderhoud noodzakelijk is in complexe infrastructurele of industriële installaties, om onderzoek te doen naar processen. Ook kan men door bepaalde variabelen in de modellen aan te passen de mogelijke impact van ingrepen proberen te voorspellen.

Een andere context waar modellen van de werkelijkheid worden toegepast is in economie, waarbij door middel van bijvoorbeeld Equilibrium Analysis de impact van ingrepen wordt bestudeerd. Verder bieden Sandboxes geïsoleerde digitale omgevingen waarin ontwikkelaars nieuwe concepten kunnen creëren en testen zonder te interfereren met andere (kritische) onderdelen in een project. Ook zijn er virtuele omgevingen die daadwerkelijk door mensen ervaren kunnen worden, de zogenaamde Virtual Reality. Deze virtuele omgevingen bieden de controle van laboratoria, maar kunnen ook complexe processen simuleren zoals een industriële productielijn of de verkeersleiding op een vliegveld. In virtuele omgevingen kan bijvoorbeeld met behulp van methoden zoals Serious Gaming (e.g. Mayer et al., 2014) samenwerking worden bestudeerd en trainingen worden gerealiseerd. De beperking van deze virtuele omgevingen is echter dat ze tot op heden vooral het visuele, en auditieve kanaal bedienen en nog in zeer beperkte mate de overige zintuigen.

Dagelijks leven De huidige verbonden en data-gedreven systemen en de koppeling met kunstmatige intelligentie maken het steeds eenvoudiger om menselijk gedrag in het dagelijkse leven te observeren. Methoden zoals Crowdsourcing, waarbij zowel sensordata als andere gebruikers informatie via bijvoorbeeld de mobiele telefoon worden verworven, bieden een inkijk die minimaal interfereert met het dagelijks leven. Vanuit softwareontwikkeling is de methode Perpetual Beta, waarbij de implementatie van systemen zich altijd in een testfase bevindt, en ontwikkelaars continu ingrepen doen. Hiermee kunnen vroege ontwerpiteraties in de echte wereld worden geïmplementeerd en online kanalen gebruikt om terugkoppeling van gebruikers te verwerven en ontwerpen te verbeteren. Perpetual Beta wordt bijvoorbeeld toegepast in stadsontwikkeling (Fredericks et al., 2019).

Naast het verwerven van data door mobiele telefoons, kan er ook gebruik worden gemaakt van zogenaamde Technology Probes, speciaal ontworpen artefacten met sensoren en eventueel actuatoren die aangesloten zijn op het internet en daarmee data uit de omgeving kunnen uitwisselen. Hiermee kunnen experimentele omgevingen worden gecreëerd in fysieke en/of virtuele omgevingen die deel uitmaken van de maatschappij. Deze zogenaamde Experiential Design Landscapes dienen als speeltuin voor in-situ ontwerponderzoek door multi-stakeholder teams (Peeters & Megens, 2014). Ook kan er door bestaande producten en diensten in context data worden verkregen uit de omgeving. Dit wordt al veel toegepast in het bedrijfsleven voor de ontwikkelingen van nieuwe producten en diensten. Bij Philips Design wordt bijvoorbeeld de methode Data-enabled Design gebruikt, waarbij sensordata van fysieke en digitale producten met kwalitatieve data van gebruikers wordt gecombineerd. Hiermee verkrijgen ontwerpers gedetailleerde en genuanceerde contextuele, gedrags-, en ervaringsgerichte inzichten uit het dagelijks leven (Van Kollenburg & Bogers, 2019).

In het dagelijks leven zijn er ook verschillende experimentele omgevingen waarin grote, mogelijk homogenere, doelgroepen bijeenkomen, de zogenaamde Proeftuinen, Fieldlabs en Living Labs. In deze omgevingen worden gebruikersgerichte methoden gehanteerd en veelal open innovatie gestimuleerd. Ze worden gebruikt om te observeren en meten, prototypes te bouwen en te valideren, en complexe uitdagingen te adresseren in zoveel mogelijk reële situaties. Veel labs zijn gekoppeld aan zogenaamde Smart City initiatieven rondom met name Amsterdam, Rotterdam en Eindhoven. De omgevingen zijn gekoppeld aan dagelijkse activiteiten. Ze bieden echter meer controle dan het dagelijkse leven omdat ze vaak omgeving of tijd gebonden zijn. In City Labs komen burgers, onderzoekers, studenten, technologen, bedrijfsleven, NGOs, ondernemers, docenten en beleidsmakers samen (e.g. Scholl & Kemp, 2016). Een voorbeeld hiervan is NEMO Kennislink waar, in de context van het Science Museum, door middel van co-creatie wordt gewerkt aan oplossingen voor de toekomst van de metropoolregio Amsterdam. Naast steden, kan er ook aan regionale toepassingen worden gedacht: in de Brainport regio zijn bijvoorbeeld een stuk snelweg en meerdere straten samengebracht in het Helmond Smart Mobility Living Lab waar verkeersonderzoek gedaan kan worden.

Living Labs kunnen ook gekoppeld worden aan specifieke doelgroepen, zoals sporters, door van een sportcomplex een experimentele omgeving te maken. Of artsen, verplegers en patiënten in een ziekenhuis. Ook kunnen ze tijdelijk zijn, zoals festivals. Tijdens festivals kunnen prototypes getest en ervaren worden en kan er in korte tijd veel data worden gegenereerd of terugkoppeling verkregen worden. Een festival wordt beschouwd als een tijdelijke minimaatschappij met uitdagingen op het gebied van onder andere energie, afval, logistiek, water en voedsel. Innofest is bijvoorbeeld een organisatie die ondernemers de mogelijkheid biedt om op verschillende festivals onderzoek te doen. Anderzijds hebben tijdens het GLOW festival in Eindhoven onderzoekers geobserveerd hoe licht de routing van grote groepen kan beïnvloeden ten behoeve van crowd management (Corbetta et al., 2018). Ten slotte zijn Policy Labs (Olejniczak et al., 2019) omgevingen waar overheid en burgers samenkomen om innovatieve ideeën te verkennen. Door burgerparticipatie en een veranderende overheidscultuur hoopt men maatschappelijke impact te bereiken. Er is echter beperkte coherentie tussen de gehanteerde methoden in de verschillende labs. De effectiviteit van deze omgevingen op beleidsverandering is nog onvoldoende bewezen en – vanwege het nog korte bestaan – is het niet bekend of deze labs duurzaam zijn. Voordelen zijn echter wel dat in korte tijd en op een relatief flexibele wijze de haalbaarheid en schaalbaarheid van initiatieven getest kan worden en dat ze een veilige omgeving bieden voor co-design en participatie.

Werkplaatsen/maakomgevingen In deze omgevingen staat het maken centraal. Dit kan gericht zijn op het hier en nu, door mensen in staat te stellen tot creatie. In de Maker Movement (Dougherty, 2012) kunnen mensen in omgevingen zoals Fablabs artefacten creëren. Hiervoor wordt kennis gedeeld over bijvoorbeeld productieprocessen, modellen en softwarecode. Hieruit kunnen ook nieuwe onderzoeksinitiatieven ontstaan zoals Citizen Science (Irwin, 1995). Door een grote groep mensen in staat te stellen tot het ontwikkelen van specifieke producten om metingen mee te verrichten, zoals een luchtkwaliteitsmeter, kan men op grote schaal openbare data genereren. Door de verschillende metingen aan elkaar te koppelen, wordt het handelingsperspectief van de onderzoeksgemeenschap en daarmee de kennisproductie vergroot door publieke betrokkenheid. Ook bevorderen werkplaatsen bottom-up initiatieven en moedigen ze zelfbeschikking aan door culturele en economische praktijken samen te brengen.

Het maken kan in de kunsten, ontwerp en wetenschap tevens worden ingezet voor een kritische reflectie op technologie in de samenleving, het zogenoemde Critical Making is gebaseerd op Critical Design (Dunne, 1999). Door Speculative Making of Art-science ontstaat er een hybride vorm van kunst en wetenschap, die beide een uniek vermogen hebben om ons begrip van de wereld te vormen. De samenwerking levert voor beiden nieuwe inzichten en leidt tot nieuwe hybride vormen van kennis en presentatie. Artistiek onderzoek biedt ruimte voor subjectiviteit dat kan leiden tot generiek geldende principes door het inzetten van performatieve en speculatieve onderzoeksmethoden. Dit type onderzoek is veelal gekoppeld aan eerder genoemde etalage aanpak of Showroom Approach (Koskinen et al., 2011). De experimentele omgevingen die hieraan gekoppeld worden zijn tentoonstellingen en musea of Future Labs.