Zentrum Digitaler Zwilling Hamburg : Wie Technologie zu sozialer Transformation werden kann

Digitale Zwillinge haben im Kontext der digitalen Stadt fast etwas Magisches an sich. Sie versprechen, die Stadt als Datenraum sichtbar zu machen. Mithilfe ihrer Modelle sollen sie städtische Szenarien simulieren, bevor sie in die Realität umgesetzt werden. Neuerdings teilen wir nicht mehr nur Daten, sondern auch gleich Modelle.

Die meisten Herausforderungen der Stadtentwicklung sind interdisziplinär. Daten stammen aus verschiedenen Quellen. Das Teilen von Modellen verspricht, Voraussagen und Entscheidungshilfen für Fachabteilungen sowie für die Politik zu verbessern. Denn die Modelle gehen über die bloßen Datensätze hinaus. Dabei spielen Daten- und Modellqualität eine immer größere Rolle – vor allem, wenn Modelle mittels Künstlicher Intelligenz (KI) entwickelt und eingesetzt werden.

Urbane Zwillinge sind im Gegensatz zu industriellen Zwillingen wesentlich komplexer, denn die Datenvielfalt ist höher und Anwendungen sind vielfältiger. Um dieser urbanen Komplexität gerecht zu werden, bauen heute viele Städte an Zwillingstechnologien.

Dabei fragen sie sich: Was wäre, wenn die Verwaltung vor einer Entscheidung nicht nur Akten liest, sondern kollaborativ Szenarien durchspielt? Was wäre, wenn ein Zwilling Gutachten selbst erstellen könnte und Prozesse so beschleunigen würde? Was wäre, wenn man in einem Stadtteil vorab sehen könnte, welche Folgen eine Sanierung, ein neues Mobilitätsangebot oder eine Entsiegelungsmaßnahme hätte?

Vom Modellprojekt CUT zum nachhaltigen Zentrum Digitaler Zwilling

Im Rahmen der Modellprojekte Smart City hat die Stadt Hamburg mit dem City Science Lab und anderen Partnern sowie den Städten München und Leipzig über fünf Jahre hinweg das Projekt Connected Urban Twins (CUT) koordiniert, dessen Förderung Ende 2025 ausgelaufen ist.

Es stellte sich nun – wie für so viele andere Modellprojekte in Deutschland – die Frage, wie wir das Projekt fortführen können. Gegründet wurde jetzt ein neues Zentrum Digitaler Zwilling Hamburg als strategischer und operativer Knotenpunkt, um urbane digitale Zwillinge zu entwickeln, zu koordinieren und anzuwenden. Hamburg betreibt nicht einen zentralen digitalen Zwilling, sondern koordiniert verschiedene Fachzwillinge mit einheitlichen Schnittstellen und nutzt Daten interoperabel.

Die Zwillinge werden durch das Zentrum jetzt behördenübergreifend zur Verfügung gestellt, kontinuierlich weiterentwickelt und weiterhin in Planungs- und Entscheidungsprozesse eingebettet. Akteure können inzwischen unter den Rubriken Prototyp, Produkt und Skalierung ihre Projekte einreichen. Wichtige Aufgaben des Zentrums sind es, Akteure miteinander zu vernetzen, skalierbare Lösungen zu fördern und durch gemeinsame Standards eine dauerhafte Nutzung zu ermöglichen.

Das CUT-Projekt hat viele Innovationen und auch eine DIN-Spezifizierung (91607) hervorgebracht, die urbane Zwillinge in Deutschland miteinander kompatibel macht. Die Ergebnisse der CUT-Forschung sind in den gerade erschienenen Handlungsanregungen zusammengefasst.

Als Entwicklung aus dem Projekt hervorgegangen ist unter anderem eine Plattform, auf der Kommunen ihre Modelle teilen können. Ebenfalls unter den nachnutzbaren Lösungen ist ein „Urban Model Builder“, mit dem man kollaborativ verschiedene Szenarien modellieren kann. Zudem wurde die Bürgerbeteiligungssoftware DIPAS an „Beteilige.me“ angeschlossen, sodass sich zivilgesellschaftliche Organisationen nun eigenständiger beteiligen können.

Das City Science Lab hat mit fünf Reallaboren unter anderem untersucht, wie Faircare Verkehr zu barrierefreier Mobilität führt. Das Projekt Abflastern – von Grau zu Grün dient dazu, Böden zu entsiegeln, damit diese wieder grüner werden. Innerhalb eines halben Jahres haben Bürger:innen mehr als 2000 Flächen vorgeschlagen. An dieser Stelle wird der digitale Zwilling nicht nur von oben befüllt, sondern auch ko-kreativ durch Citizen Science – also Bürgerforschung – erweitert.

Überzeugende Datengeschichten und Ko-Kreation

In den Projekten wurden jeweils Daten erhoben und als Datengeschichte aufbereitet. So lassen sich komplexe Sachverhalte veranschaulichen. Der digitale Zwilling wird nicht als Cockpit für Expert:innen verstanden, sondern als Übersetzungsmaschine zwischen Daten und Alltag. Nicht nur Sensoren und Behörden liefern Daten, sondern die Bürger:innen selbst. Lokales Wissen wird damit zur Ressource der Stadtentwicklung.

Nicht der digitale Zwilling allein verändert die Stadt. Entscheidend ist, wer ihn baut, wer ihn versteht, wer die Daten und Modelle liefert und wer am Ende mitreden darf. Das klingt zunächst selbstverständlich. Ist es aber nicht. Wenn man sich weltweit Zwillinge anschaut, dann versteht man, dass viele Fachverfahren vorwiegend Datenhaltung und Effizienz zum Ziel haben. All das ist notwendig. Aber es reicht nicht, wenn Digitalisierung zur nachhaltigen gesellschaftlichen Transformation beitragen soll.

Vor allem, wenn Städte proprietäre Software von großen Technologieunternehmen verwenden, welche die Daten nicht in die städtischen urbanen Datenplattformen zurückspielen. Eine zentrale Erfahrung aus Hamburg lautet: Urbane digitale Zwillinge sind keine neutralen Maschinen. Sie sind politische, soziale und organisatorische Infrastrukturen.

Blackbox Algorithmus öffnen

Im City Science Lab haben wir das Experiment gewagt, Modelle gemeinsam zu erstellen. Besonders aufschlussreich war ein Reallabor zur energetischen Sanierung von Gebäuden. Klimaschutz im Gebäudebestand ist dringend, kann aber ungewollte soziale Nebenwirkungen haben. Zum Beispiel, wenn Modernisierung zu steigenden Mieten führt und Menschen mit einem niedrigeren Einkommen verdrängt werden.

Für das Projekt haben wir mit dem Urban Model Builder zwei Simulationsmodelle mit Stakeholdern entwickelt: ein System-Dynamics-Modell für gesamtstädtische Zusammenhänge und ein agentenbasiertes Modell für den Stadtteil Rothenburgsort. Beteiligt waren Verwaltung, Stadtentwicklungsgesellschaft, Mieter- und Grundeigentümerverbände, Initiativen, Planungsbüros und Anwohnende.

Dieses Experiment zeigte den Teilnehmenden, dass Modellierung selbst ein Aushandlungsprozess ist. Und es machte transparent, wie Modelle und Algorithmen entstehen. Wer entscheidet, welche Annahmen in ein Modell einfließen? Welche Interessen sichtbar werden? Welche Folgen als relevant gelten? Wenn digitale Zwillinge in Zukunft stärker für „Was-wäre-wenn?“-Szenarien genutzt werden, muss die demokratische Kontrolle über diese Modelle wachsen. Transparenz über Daten, Algorithmen und Annahmen ist deshalb kein Zusatz, sondern Voraussetzung.

Hamburger Handlungsanregungen zum urbanen digitalen Zwilling

Der digitale Zwilling allein löst die Nachhaltigkeitskrise der Städte nicht – im Gegenteil. Unsere Erfahrungen warnen davor, Technologie mit Transformation zu verwechseln. Nachhaltige Stadtentwicklung bleibt eine politische Aufgabe. Aber digitale Zwillinge können helfen, Zielkonflikte sichtbarer, Entscheidungen nachvollziehbarer und Beteiligung konkreter zu machen. Für andere Kommunen ist das vielleicht die wichtigste Botschaft.

Hamburg verfügt über eine vergleichsweise starke digitale Infrastruktur, eine umfassende Digitalstrategie und einen starken Landesbetrieb für Geoinformation und Vermessung. Dies ist in unserer akademischen Werkstatt ein Alleinstellungsmerkmal. Nicht jede Stadt kann diese Voraussetzungen einfach kopieren. Übertragbar ist der Werkstattansatz: klein anfangen, reale Probleme wählen, unterschiedliche Akteure früh einbinden, Prototypen testen, Annahmen offenlegen, aus Fehlern lernen.

Gesa Ziemer ist Professorin für Digitale Urbane Kulturen an der Hafen City Universität Hamburg. Sie leitet als Direktorin das dortige City Science Lab, das in Kooperation mit dem MIT Media Lab die Veränderung von Städten durch die Digitalisierung erforscht. Außerdem ist sie akademische Leiterin des UN-Innovationslabs für Städte Unitac (mit dem UN Habitat in Nairobi und dem OICT in New York). Zuletzt von ihr in dieser Rubrik erschienen: Neue Technologie trifft indigenes Wissen.