Diep verborgen in het proefschrift van Alex Donkers staat een afbeelding van het Nationaal Monument op de Dam, in Amsterdam. Een korte case study, wuift Donkers weg. Maar het geeft wel precies de noodzaak van zijn onderzoek weer. Want de 22 meter hoge pyloon bestaat uit blokken natuursteen, die gevoelig zijn voor het ontstaan van scheuren. Van tijd tot tijd is daarom (grootschalige) restauratie nodig, legt Donkers uit. Tot veler frustratie gaat dat nog steeds niet efficiënt genoeg.

“Iemand gaat naar de Dam voor een inspectie, loopt een rondje rond de pyloon, maakt foto’s en vervolgens een rapport. Maar er zijn meerdere verschillende betrokken partijen die dat doen, allemaal op hun eigen manier. Dan wordt het zijaanzicht van het Monument levensgroot uitgeprint, tekent er iemand met de hand lijnen in om de blokken te onderscheiden, die allemaal een nummertje krijgen. En wordt er doorgegeven dat blok 228 een scheur bevat en naar de bouwplaats moet.  Ter plekke is het dan maar hopen dat het goede blok eruit gehaald wordt – er zijn al enkele blokken verwijderd, tellen die ook mee? – en gaat het met een wapperende post-it erop naar de restaurateur. Ergens op een harde schijf staat nog een foto, ‘228.jpg’.” Bijna verontschuldigend haalt Donkers zijn schouders op. “Het is ongelofelijk, maar zo gaat het dus nog echt in de bouw.”

De juiste taal

Om de bouw efficiënter en transparanter te maken, dook Donkers in de wereld van ‘digital twins’ en ontwikkelde een framework hoe je in de bouw met meerder partijen kunt samenwerken met dynamische data. Dankzij allerlei technologische ontwikkelingen, zoals het Internet of Things en Artificiële Intelligentie, is ook het concept ‘digital twinning’ in opkomst. Dat is simpel gezegd een virtuele weergave van een fysiek object, proces of systeem. Maar het is méér dan een 3D-model, want continue kan het worden bijgewerkt met data uit de ‘echte’ wereld. Ook in de bouwwereld wordt met digital twins geëxperimenteerd, maar volgens Donkers is dat nog weinig succesvol. “Eigenlijk gaat het in alle stappen binnen de zogenoemde digital twin cyclus mis: het data verzamelen, het maken van een bruikbare representatie, daar informatie uithalen om uiteindelijk de fysieke omgeving te kunnen aanpassen. We zijn dus maar terug naar de basis gegaan om een model te ontwerpen dat wél werkt.”

En het lijkt nogal een open deur, maar een van de belangrijkste voorwaardes voor een werkende digital twin is dat gebruikers elkaars taal spreken, zegt Donkers. “Daar beginnen de problemen al. Neem een muur. Een architect ziet dat als een binnenblad, isolatielaag en buitenblad. De constructeur kijkt voornamelijk naar de hartlijn van het binnenblad vanwege de dragende constructie; een stedenbouwkundige denkt bij een muur aan de buitenkant en hoe deze aansluit op de omgeving en een bouwfysicus maakt van een muur grafieken met materiaaleigenschappen en diktes. En dat is dan alleen nog maar een muur. Als eerste stap zijn we een bruikbare taal gaan definiëren. Dat begint bij het maken van een soort woordenboeken – ontologieën – met eenduidige definities. Pas dan kun je verder.”

Opbouwen

Om op een juiste manier data aan elkaar te knopen, gebruikte Donkers nieuwe methodes die binnen Computer Science ontwikkeld worden. Dat is voor hardcore bouwkundigen soms wel even schrikken, glimlacht hij. “Ik definieer een muur als w3id.org/beo met een hele website erachter, leg dat maar eens uit aan de tekentafel.” Naast zijn werk als ‘vertaler’ heeft Donkers zich in zijn modellen vooral gericht op het centraal stellen van de gebouw-gebruiker. Kunnen ervaringen van mensen in een gebouw meegenomen worden zodat we kunnen leren hoe we voor de eindgebruiker het best kunnen ontwerpen?

Na het ontwikkelen van meerdere digital twin tools, ging Donkers in zijn thuisbasis Vertigo aan de slag met een praktijkexperiment. Hij onderzocht hoe dynamische data het binnenklimaat voor medewerkers kunnen optimaliseren. “Daar is veel informatie over de ‘schil’ van het gebouw voor nodig. Of het binnen lekker warm is, hangt bijvoorbeeld af van hoe de buitenmuur is opgebouwd. We hebben een smartwatch applicatie ontwikkeld, waarmee we real-time data van proefpersonen konden verzamelen. De kantoorruimte zelf zat vol sensoren zodat we het binnenklimaat in beeld konden brengen. En konden aanpassen. Want als te veel mensen het te donker in de kantoorruimte vonden, dan kon de digitale twin toetsen of de lampen aanstonden en als het nodig was actie ondernemen.”

Chatbot voor je gebouw

Natuurlijk gaat het hier om experimentele studies, benadrukt Donkers, en is het niet zo dat binnenkort elke TU/e-medewerker een slim horloge krijgt om de werkruimte te optimaliseren. “Het gebruik van een semantisch web – een framework waarmee je data kunt delen en (her)gebruiken - is in de bouwwereld nog vrij nieuw. Wij lopen voorop met het ontwikkelen van methodes om de gebruiker van een gebouw centraler te zetten. Door mijn tools open aan te bieden, kunnen ook andere onderzoekers hier nu verder aan bouwen. Zodat we nog meer kunnen interacteren met een gebouw, zeker nu er steeds meer mogelijkheden zijn door AI-technologie. Wat denk je van een chatbot voor je gebouw, waar je echt vragen aan kunt stellen? En ook hier zijn de juiste woordenboeken cruciaal. Want uiteindelijk draait het erom dat je allemaal dezelfde taal spreekt, maar ook durft te omarmen dat er tussen mensen verschillen zijn.”