KEMs

Experimenteeromgevingen

DOEL

Innoveren met behulp van experiment
Het aanjagen en vormgeven van experiment om innovaties klaar te stomen voor toepassing in de praktijk.

FASE IN ONTWIKKELINGSPROCES

Discover
Define
Develop
Deliver

TOEPASSING

Ideeën en interventies in een vroeg stadium onderwerpen aan ‘echte’ omgevingen.
Interventies testen, bijsturen en verder ontwikkelen op basis van de feedback van belangrijke doelgroepen.
Helpen bij het opzetten van experimenteeromgevingen.
Helpen bij het leren van experimenteeromgevingen,

Wat houdt het in?

Wat houdt deze categorie in?
KEMs binnen deze categorie helpen bij het opzetten en leren van omgevingen voor experiment. Deze omgevingen kunnen zowel fysiek als virtueel zijn, zich in het dagelijks leven afspelen, op een festival, of in een gemeenschappelijke werkplaats.

Experimenteeromgevingen maken het mogelijk om innovatieve ideeën en interventies te onderwerpen aan complexe, nagenoeg (levens)echte omstandigheden – vaak in nauw samenwerkingsverband met het bedrijfsleven, overheid, kennisinstellingen en/of eindgebruikers. Hierdoor kan men in een vroeg stadium interventies testen, bijsturen en verder ontwikkelen op basis van de feedback van gebruikers. Experimenteeromgevingen geven daarmee inzicht in het effect van interventies op een omgeving en inzicht in hoe mensen omgaan met hun (nieuwe) werkelijkheid.

Waarom is dat belangrijk?
Maatschappelijke uitdagingen en transities laten zich niet makkelijk sturen en daaraan gerelateerde vraagstukken zijn omgeven met onzekerheden en meerduidige informatie. Transities zijn complex, mede door de vele relaties tussen individuen en de grote afhankelijkheid van omgevingsfactoren. Dit maakt het lastig om de impact van een innovatie vooraf te bepalen en tegelijkertijd in te schatten hoe deze zal worden ontvangen in de samenleving. Om die reden kunnen interventies het beste ontwikkeld worden in een situatie die zoveel mogelijk lijkt op de ‘echte’ omgeving, waarbij zoveel mogelijk relevante partijen betrokken worden – onder wie eindgebruikers. Deze experimenteeromgevingen zijn al onderdeel van de beoogde verandering en zullen deze verder versnellen.

Wanneer pas je deze KEMs toe?
Bij vragen zoals:

Hoe zet je een experimenteeromgeving op?
Aan welke voorwaarden moet een experimenteeromgeving voldoen?
Welke mate van gelijkenis van de experimenteeromgeving op de werkelijke situatie is nodig?
Hoe creëer je een effectieve samenwerking met stakeholders?
Hoe kom je van idee naar toepasbare innovatie?
Hoe bouw je aan maatschappelijk draagvlak voor innovaties?

Welke methoden bestaan er?

Experimenteeromgevingen vormen een ‘veelkleurig palet’, waarbij vaak een combinatie van methoden en technologieën wordt ingezet. Deze omgevingen zijn daarmee niet samen te vatten in een beperkt aantal typen: ze verschillen van elkaar doordat ze samengesteld worden op basis van de behoeften binnen het vraagstuk.

Als je uitsluitend kijkt naar de plek van het experiment, dan zijn er drie vormen van experimenteeromgevingen te onderscheiden:

Puur virtuele experimenteeromgevingen, zoals digital twins (digitale replica’s) en andere vormen waarbij de nadruk ligt op digitale simulatie.
Experimenteeromgevingen met een fysieke locatie, zoals proefopstellingen of openlucht laboratoria, waar in testopstellingen innovaties kunnen worden uitgeprobeerd. Hieronder vallen ook werkplaatsen of fablabs (coöperatieve maak omgevingen) waarin het daadwerkelijk gezamenlijk (tastbaar) maken centraal staat.
Experimenteeromgevingen in de alledaagse omgeving, zoals citylabs waarbij de openbare ruimte de testomgeving vormt.

In elk van die typen kunnen uiteenlopende methoden en technologieën worden ingebracht om het experiment vorm te geven. Zo maken steeds meer experimenteeromgevingen gebruik van digitale technologie om situaties te simuleren, van sensordata en van werkwijzen om eindgebruikers nauw te betrekken bij een experiment. Experimenteeromgevingen kunnen daarmee, in hun vorm, min of meer in elkaar overvloeien. Denk bijvoorbeeld aan hoe virtual reality als virtuele experimenteeromgeving ingezet kan worden binnen een lab in een alledaagse omgeving.

Methoden die veelvuldig worden ingezet zijn:

Methoden voor een omgeving voor experiment op basis van simulatie:

Digital Twins. Dit zijn digitale replica’s van levende of niet-levende fysieke entiteiten (zoals personen, objecten of processen), 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 of om onderzoek te doen naar processen in de fysieke realiteit. Ook kunnen ze helpen bij het voorspellen van de mogelijke impact van ingrepen in de werkelijke omgeving door in het model met bepaalde variabelen te experimenteren. Zo kunnen Digital Twins bijvoorbeeld helpen bij het bepalen van een goed moment voor noodzakelijk onderhoud in complexe infrastructurele of industriële installaties.
Van een andere orde, maar soms ook zeer relevant voor experimenteeromgevingen is de Equilibrium Analysis. Deze methode helpt bij het bestuderen van de impact van ingrepen in de context van de economie.
Sandboxes bieden geïsoleerde digitale omgevingen waarin ontwikkelaars nieuwe concepten kunnen creëren en testen zonder te interfereren met andere (kritische) onderdelen in een project.
Virtual Reality (VR) is de verzameling aan technologieën en toepassingsmethoden voor virtuele omgevingen die daadwerkelijk door mensen ervaren kunnen worden. Deze virtuele omgevingen bieden de controle van laboratoria, maar kunnen ook complexe processen simuleren zoals een industriële productielijn of de verkeersleidingstoren op een vliegveld. Aanverwant is Augmented Reality (AR), dat het mogelijk maakt om extra (virtuele) informatie toe te voegen aan de echte wereld.
Serious Gaming (e.g. Mayer et al., 2014) is een methode om, binnen virtuele omgevingen, samenwerkingen te bestuderen en trainingen te realiseren. De beperking van deze virtuele omgevingen is dat ze tot op heden vooral het visuele en auditieve kanaal bedienen en nog in zeer beperkte mate de overige zintuigen.

Methoden voor een omgeving voor experiment via het volgen van sensordata uit de werkelijke wereld:

Crowdsourcing is het online benutten van de kennis, kunde of creativiteit van een grote groep mensen. Door gebruik te maken van sensordata of actieve input van andere gebruikers kan er digitaal informatie worden verworven. Dit biedt een inkijk in de doelgroep die minimaal interfereert met het dagelijks leven.
Perpetual Beta is een methode uit de softwareontwikkeling 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 worden gebruikt om terugkoppeling van gebruikers te verwerven en ontwerpen te verbeteren. Perpetual Beta wordt bijvoorbeeld toegepast in stadsontwikkeling (Fredericks et al., 2019).
Technology Probes zijn speciaal ontworpen objecten 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).
Data-enabled Design is een methode waarbij er met bestaande producten en diensten data wordt verkregen uit de omgeving. Door sensordata van fysieke en digitale producten met kwalitatieve data van gebruikers te combineren verkrijgen ontwerpers gedetailleerde en genuanceerde contextuele, gedrags-, en ervaringsgerichte inzichten uit het dagelijks leven (Van Kollenburg & Bogers, 2019). Deze methode wordt al veel toegepast in het bedrijfsleven (zoals door Philips Design) voor de ontwikkelingen van nieuwe producten en diensten.

Methoden voor een omgeving voor experiment op basis van directe interactie met (eind)gebruikers:

Proeftuinen, Fieldlabs en Living Labs zijn experimentele omgevingen waarin grote, mogelijk homogenere, doelgroepen bijeenkomen. 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, maar bieden meer controle.
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 living labs tijdelijk zijn, zoals op festivals. Tijdens festivals kunnen prototypes getest en ervaren worden en kan er in korte tijd veel data worden verzameld 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 onderzoekers tijdens het GLOW festival in Eindhoven geobserveerd hoe licht de routing van grote groepen kan beïnvloeden ten behoeve van crowd management (Corbetta et al., 2018).
In City Labs komen burgers, onderzoekers, studenten, technologen, bedrijfsleven, NGOs, ondernemers, docenten en beleidsmakers samen (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 rond Eindhoven zijn bijvoorbeeld een stuk snelweg en meerdere straten aangewezen voor het Helmond Smart Mobility Living Lab waar verkeersonderzoek gedaan kan worden.
Policy Labs (Olejniczak et al., 2019) zijn 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 vooralsnog 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 wel dat in korte tijd en op een relatief flexibele wijze de haalbaarheid en schaalbaarheid van initiatieven getest kunnen worden en dat ze een veilige omgeving bieden voor co-design en participatie.

Methoden voor een omgeving voor experiment met nadruk op gezamenlijk maken:

Werkplaatsen. In deze maakomgevingen staat het maken centraal en komt de regie meer in handen van de gebruikers. Door een grote diversiteit aan mensen in staat te stellen tot creatie kan men op grote schaal nieuwe werkzijzen en data genereren. Door deze aan elkaar te koppelen krijgt onderzoek ondersteuning vanuit de praktijk, wat uiteindelijk tot een vergrote creativiteit en kennisproductie leidt.

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).
Critical Making, gebaseerd op Critical Design (Dunne, 1999), geeft kunstenaars, ontwerpers en wetenschappers middelen voor een kritische reflectie op technologie in de samenleving.
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 op en leidt tot nieuwe hybride vormen van kennis en presentatie. Artistiek onderzoek biedt ruimte voor subjectiviteit; door het inzetten van performatieve en speculatieve onderzoeksmethoden kan dat leiden tot generiek geldende principes.
Dit type onderzoek is veelal gekoppeld aan de etalage-aanpak of Showroom Approach (Koskinen et al., 2011). De experimentele omgevingen die hieraan gekoppeld worden zijn tentoonstellingen en musea of Future Labs.