Zusammenfassung
Haben Sie sich schon einmal gefragt, warum wir in städtischen Gebieten nicht schneller von A nach B kommen, z. B. durch intermodalen Verkehr? Erfahren Sie, wie das Team des Telekom Data Intelligence Hub (DIH) eine auf europäischen Standards basierende Technologie für die gemeinsame Nutzung und den Austausch von Daten der nächsten Generation, Dataspace genannt, einsetzt, um den persönlichen Verkehr zu beschleunigen. Diese Innovation steht im Einklang mit dem Web3-Trend zu verteilten und föderierten Systemen wie dem Internet. Die wichtigste Innovation und der einzige Vorteil eines Datenraums ist die gemeinsame Nutzung von Daten bei gleichzeitigem Schutz der Souveränität: Sie können Daten gemeinsam nutzen, behalten aber die Kontrolle über die Rechte an diesen Daten. Wir nutzen die Datenraum-Innovation, um neuartige Datenketten zu konstruieren, die Kundendaten einbeziehen, um eine Mobilitäts-Super-App für neue Mobilitätsketten zu ermöglichen, die mehrere Verkehrsträger wie z. B. öffentliche Verkehrsmittel für schnelleres und nachhaltigeres Reisen einbeziehen. Die App wurde als Demonstrator für Planungszwecke im RealLab Hamburg gebaut und mit Live-Daten und Besuchern auf dem ITS World Congress 2021 in Hamburg getestet. Im Jahr 2022 erhielt RealLabHH den "Innovationspreis Reallabore" des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (Link, siehe Abbildung 1).
Abbildung 1: RealLabHH ist Preisträger des Innovationspreises Reallabore 2022 des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimapolitik (BMWK)
RealLab Hamburg für nachhaltige und bessere Mobilität
Der städtische Verkehr braucht dringend ein Upgrade. Nach Ansicht des Bundesministers für Digitales und Verkehr, Dr. Wissing, "sollten unsere Angebote im öffentlichen Verkehr verständlicher, einheitlicher und damit kundenfreundlicher werden" (Hackenbruch & Latz 2022):
"Einheitliche Tarife für verkehrsverbundübergreifende Angebote - das ist auch ein echter Mehrwert für die Kunden. [...] Die Menschen wollen von A nach B kommen, all die technischen Dinge, die im Hintergrund eine Rolle spielen müssen, sollten für den Nutzer unsichtbar sein" (Hackenbruch & Latz 2022).
Der Klimawandel erfordert eine Verlagerung der Mobilität von individuellen Fahrten in Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor hin zu mehr gemeinsam genutzten und generell nachhaltigeren Reisen.
Die Mobilität wartet nach wie vor auf die digitale Dividende, d. h. die Steigerung des Wohlstands der Verbraucher - mehr und bessere Produkte zu niedrigeren Kosten -, die mit dem Übergang zur digitalen Technologie einhergeht. In anderen Sektoren wie der Unterhaltungsbranche hat die Umstellung auf die digitale Technik, z. B. das Streaming von Musik und Unterhaltungsfilmen, die Auswahl und den Komfort der Verbraucher bei geringeren Kosten erhöht.
Die Nationale Plattform Zukunft der Mobilität (NPM) der deutschen Regierung wurde initiiert, um einen solchen Wandel in der Mobilität zu erleichtern (Gunko 2020). Die NPM soll ein "Raketenschiff" sein, um die Klimaziele der Energiewende im Jahr 2050 zu erreichen (Link). Um greifbare Ergebnisse zu erzielen, wurde RealLabHH als lebendes Labor initiiert, um die Debatte in die Praxis zu verlagern, um mit dem Reden aufzuhören und mit dem Tun zu beginnen, um Ideen auszuprobieren, Prototypen zu bauen und neue Technologien und Geschäftskonzepte in der realen Welt unter realen Bedingungen zu testen. RealLabHH ist zu einem Labor und Sandkasten für NPM-Empfehlungen geworden (RealLabHH 2022; BMWi, Link).
Abbildung 2: Engagement für Verkehrsverlagerung in Hamburg
Klimawandel erfordert Verkehrsverlagerung und neue Mobilität
Unser Team des Telekom Data Intelligence Hub (DIH) wurde ein integraler Bestandteil von RealLabHH und war für das Projektpaket "Dateninteraktion und Souveränität" oder TP2 verantwortlich (Schlueter Langdon 2020b; siehe Abbildung 7 für eine Darstellung von TP2). Um das übergeordnete Ziel des NPM zu erreichen, war es notwendig, ein umweltfreundliches Verkehrssystem zu entwerfen, das für die Bürger und die Umwelt besser funktioniert. Die Stadt Hamburg gibt sogar ein quantitatives Ziel vor: Sie strebt eine Verkehrsverlagerung an, um den Anteil der Fahrten mit öffentlichen Verkehrsmitteln von 22 Prozent auf 30 Prozent zu erhöhen (siehe Abbildung 2). Wie kann diese Lücke von acht Prozentpunkten geschlossen werden? Wie können wir überzeugt werden, den öffentlichen Verkehr dem eigenen Auto vorzuziehen? Es ist leicht einzusehen, dass dazu ein besseres Produkt erforderlich ist! Und zuallererst müsste dieses bessere Produkt schneller sein. Heute stehen wir im Stau (siehe z. B. Schlueter Langdon 2020a). Es dauert immer länger, um von A nach B zu kommen - und den Preis dafür zahlen wir alle: Autofahrer, Pendler, Städte, die Öffentlichkeit und die Umwelt. Der motorisierte Individualverkehr hat die Bürger auf der ganzen Welt befreit. In vielen städtischen Gebieten ist der Fortschritt heute jedoch ins Gegenteil umgeschlagen. Weitere Verbesserungen sollten die Kosten einbeziehen, um die neue Mobilität erschwinglich und potenziell komfortabler zu machen. Unser TP2-Projekt konzentrierte sich schnell auf die intermodale Mobilität, die den öffentlichen Verkehr mit Mikromobilität wie Elektrorollern und Shuttles auf Abruf verbindet, da zahlreiche Studien gezeigt haben, dass solche Reisen besser (Schlueter Langdon 2021a) und in vielen Fällen bis zu 30 Prozent schneller sein können (Schlueter Langdon et al. 2021, Schlueter Langdon & Tuescher 2020). Darüber hinaus haben wir die Hypothese aufgestellt, dass eine neuartige Dataspace-Technologie eine solche integrierte, intermodale Reiselösung ermöglichen kann.
-> Wenn Sie mehr über intermodalen Verkehr mit öffentlichen Verkehrsmitteln erfahren möchten:
Integrierter öffentlicher Verkehr: Quantifizierung der Nutzervorteile - Beispiel Hamburg, Link
Abbildung 3: Von One-to-many-Beziehungen zu einer Super-App mit einer All-in-One-Benutzeroberfläche
Neue Mobilität braucht neue Technologie, um das Problem der Datenhoheit zu lösen
Das hört sich alles einfach an, nicht wahr? Nun, das ist es nicht! Bislang haben Probleme mit der Interaktion und Interoperabilität von Daten intermodale Reiseanwendungen und ein nahtloses Nutzererlebnis verhindert. Lassen Sie uns das erklären. Mehrere Anwendungen bieten heute Zugang zu verschiedenen Verkehrsträgern in einer Benutzeroberfläche. Abbildung 3 veranschaulicht die Integration des Nutzerzugangs in eine einzige Plattformoberfläche oder Super-App. Die eigentliche Herausforderung liegt jedoch unter der Benutzeroberfläche. Eine wirklich nahtlose Mobilitätskette, die sich aus mehreren Verkehrsträgern zusammensetzt, erfordert eine entsprechende Datenkette, in der alle Parteien relevante Daten über den Kunden austauschen. Warum ist das so wichtig? Weil viele Kunden bereits Beziehungen und Abonnements mit Mobilitätsanbietern haben und in den Genuss von Rabatten oder Treueprämien kommen, wie z. B. Freifahrten, Befreiung von den Aufschließungsgebühren, kostenlose Nutzung der ersten 30 Minuten usw. Eine Plattform, die von diesen Vorteilen nichts weiß und sie daher auch nicht honoriert, ist nicht attraktiv - so einfach ist das. Keine noch so ausgeklügelte Benutzeroberfläche kann diesen grundlegenden Mangel beheben (siehe Abbildung 4). Der Erfolg von Mobilitätsketten erfordert daher eine entsprechende Datenkette; alle Parteien müssen Daten über denselben Kunden austauschen. Das Problem liegt auf der Hand: Einige Mobilitätsangebote und -anbieter sind Konkurrenten (öffentlicher Verkehr, Ride-Hailing, Elektroroller usw.) und vertrauen sich daher nicht gegenseitig. Ein Datenraum ermöglicht es Parteien, die einander nicht vertrauen, sich auf eine bestimmte Datentransaktion zu verlassen. Er ermöglicht die gemeinsame Nutzung von Daten und den Aufbau von Datenketten mit Souveränitätsschutz (siehe z. B. Schweichhart 2021): Diejenigen, die Daten teilen, behalten die Macht, die Rechte an den Daten zu kontrollieren. Datenketten sind nicht auf die Mobilität beschränkt, sondern stellen eine Lösung für Probleme in vielen anderen Bereichen dar, etwa in der Automobilindustrie. So hat die Bundesregierung im Jahr 2021 das Projekt Catena-X ("catena" ist das lateinische Wort für Kette) ins Leben gerufen, das sich explizit auf Datenketten in der traditionellen Automobilindustrie konzentriert, um neuartige Anwendungen wie die Berechnung des CO2-Fußabdrucks oder die Rückverfolgbarkeit von Materialien zu ermöglichen, die ebenfalls auf der Datenraumtechnologie aufbauen (Schlueter Langdon 2021b).
Abbildung 4: Kein Nutzen ohne gemeinsame Nutzung von Kundenmitgliedschaftsdaten
Reisen mit einem Klick mit dem dataspace Unterschied
Wie kann man also eine Reise über mehrere Anbieter hinweg planen und organisieren, ohne die Nutzerdaten mehrfach abzufragen? Die TP2-Lösung stützt sich auf einen bewährten Vermittler, ein Reisebüro, das im Namen des Kunden mit verschiedenen Mobilitätsanbietern interagiert, allerdings auf digitalem Wege. Ähnlich dem Konzept der Star Alliance, einem Zusammenschluss mehrerer Fluggesellschaften, die miteinander konkurrieren, kann unser Reisebüro auf Daten von vielen verschiedenen Anbietern und Mitgliedsinformationen über den Kunden zugreifen. Die Technologie der internationalen Datenräume (International Dataspaces, IDS) gewährleistet die Datensouveränität, indem sie den Endnutzer um seine Zustimmung bittet, in seinem Namen zu handeln und Daten von verschiedenen Mobilitätsanbietern zu erhalten, und sie durchsetzt, indem sie die Zustimmungsanforderungen in Datennutzungsrichtlinien umsetzt, die regeln, wie ein Datenraum und die Teilnehmer auf Datenressourcen zugreifen können. Datenräume sind mit dem IDS-Standard und den ersten technologischen Implementierungen möglich geworden. Technologien, wie der Konnektor, wurden ursprünglich von Fraunhofer entwickelt (Otto et al. 2019). Der Konnektor ist für einen Datenraum das, was ein Telefon für ein Sprachnetz ist. Die IDS-Technologie wurde im Jahr 2021 in die DIN SPEC 27070 (Link) aufgenommen. Im selben Jahr hoben die deutsche und die französische Regierung Datenräume mit der Schaffung von Gaia-X auf eine gesamteuropäische Ebene (Link). Um die Reife und die Fähigkeiten der Datenraumtechnologie zu demonstrieren, entwickelte das TP2-Team sowohl einen Datenraum als auch eine darauf aufbauende Reiseplanungs-Super-App, die eng mit einer ersten groß angelegten Implementierung der IDS-Technologie im Mobilitätsdatenraum abgestimmt ist (Drees et al. 2021). Und damit es ein echter Test wird, sind wir in zwei Schritten vorgegangen: Erstens haben wir die Super-App und den Datenraum-Demonstrator in RealLabHH gebaut, weil ein solches Förderprojekt den Zugang zu realen Daten von konkurrierenden Mobilitätsanbietern erleichtert. Zweitens nutzten wir den ITS World Congress in Hamburg, um regulären Besuchern und Bürgern die Möglichkeit zu geben, die App in einer offenen, aber kontrollierten Umgebung zu nutzen und zu erkunden.
Abbildung 5: Systemarchitektur mit Kalkulator, Empfehlungsgeber, Profiler und Datenraum
Super-App und Datenraum-Demonstrator
Unser Reisesystem ist ein marktwirtschaftliches System, das Angebot und Nachfrage aufeinander abstimmt. Es besteht aus drei Schichten. Abbildung 5 zeigt die Schichten (1) Benutzerschnittstellen, (2) Maschinen und (3) Daten. Die Endnutzer interagieren mit den Benutzerschnittstellen, die von den Maschinen betrieben werden, die wiederum mit Daten gefüttert werden. Im Kern besteht die Engine-Schicht aus (a) einem Rechner, (b) einem Abgleichelement und (c) einem Profiler. Das zentrale Matching-Element nutzt maschinelles Lernen oder Data Science, um die verfügbaren Routen oder das Sitzplatzangebot mit den Reisebedürfnissen und -präferenzen der Endnutzer abzugleichen. Dieses Sitzplatzangebot wird vom Rechner generiert, während der Profiler ein Nutzerprofil erstellt. Der Rechner besteht aus zwei Teilsystemen: einer regulären Routing-Engine und einer angepassten Mikromobilitäts-Engine. Ersteres nutzt eine bestehende Lösung - den Open Trip Planner (Link), eine Java-basierte Open-Source-Routing-Engine, die Routen auf der Grundlage einer festen Streckenführung (Ihre Busroute mit Haltestellen) und statischer Fahrplaninformationen des öffentlichen Verkehrs (Ihr Busfahrplan) berechnet. Letzteres wurde speziell für Sie entwickelt. Während die Routen der öffentlichen Verkehrsmittel fest und die Fahrpläne statisch sind, ist die Mikromobilität das Gegenteil, sie ist frei beweglich. Ein Teil des Reizes von E-Scootern besteht beispielsweise darin, dass sie überall hinfahren und nicht auf festen Routen und Fahrplänen. Daher musste dem OTP ein Subsystem hinzugefügt werden, das Mikromobilitätsoptionen wie E-Scooter, E-Mopeds, gemeinsam genutzte Autos und Shuttle-Dienste sowie Informationen über verfügbare Parkplätze unterstützt. Der Zugriff auf Standort- und Verfügbarkeitsdaten für alle Mikromobilitätsoptionen erfolgt über APIs, die von den jeweiligen Mobilitätsanbietern bereitgestellt werden. Dazu haben wir mit mehreren Unternehmen zusammengearbeitet: Conti, Free Now, Hamburger Hochbahn, Ioki, Moia, Sixt Share, Tier Mobility und Voi. Statische Fahrplaninformationen (z.B. Zugfahrpläne) werden über öffentliche Portale und zum Teil direkt über die APIs der Mobilitätsanbieter abgerufen.
Möchten Sie mehr über die Gestaltung von Super-Apps mit Schutz der Datenhoheit und Personalisierung der Nutzer erfahren?
-> Intermodale Reise-Super-App mit Agentensystem und Datenraum: RealLab Hamburg Implementierung. Scientific Paper ID 1225984, 28. ITS World Congress Los Angeles, Link
Abbildung 6: Digitaler Zwilling, Personalisierungs-Widget und Reisekarte
Testen der neuen Customer Journey auf dem ITS World Congress in Hamburg
Auf dem ITS-Weltkongress 2021 in Hamburg hat unser Team den intermodalen Reiseplaner der Öffentlichkeit vorgestellt. Mehrere Tage lang konnten die Besucher unsere Super-App mit individuellen Start- und Zielpunkten testen. Unser Setup umfasste einen großen, an der Wand montierten interaktiven Touchscreen und mobile Touchpad-Schnittstellen für unsere Gäste am RealLabHH-Stand. Abbildung 6 zeigt die drei Benutzeroberflächen des digitalen Zwillings für persönliche Präferenzen, das Widget mit Reiseempfehlungen und eine Karte mit Routenalternativen. Es war keine Überraschung, dass der Aufbau auf großes Interesse stieß und prominente Besucher anzog, darunter Bundesverkehrsminister Andreas Scheuer und andere Entscheidungsträger aus dem öffentlichen und gewerblichen Verkehrssektor (siehe Abbildung 7). Es war spannend zu sehen, wie die neue Technologie, ein Datenraum mit Souveränitätsschutz, der tief in unserer Super-App verborgen ist, durch eine neue User Journey zum Leben erweckt wurde, die die Reiseplanung auf die nächste Stufe der Benutzerfreundlichkeit und ein intuitives und personalisiertes Erlebnis bringt:
Stellen Sie sich vor, es ist früher Montagmorgen, Sie lesen Ihren Newsfeed und plötzlich poppt ein Widget auf. Sie haben Ihren Arzttermin völlig vergessen! Zum Glück hat Ihre Reisebüro-App bereits herausgefunden, wie Sie dorthin gelangen. Das Widget zeigt Ihnen die drei besten Reisealternativen an, die auf Ihren Vorlieben und Abonnements basieren. Nachdem Sie die Auswahl schnell durchgesehen haben, entscheiden Sie sich für die Straßenbahn
zu nehmen und den Bus durch einen E-Scooter zu ersetzen, weil er schneller ist und ein Fahrzeug zur Verfügung steht - und das Wetter ist auch noch schön. Sie brauchen sich keine Sorgen mehr zu machen, schnappen sich Ihre Jacke und machen sich direkt auf den Weg zur Arztpraxis. Sobald der Termin erledigt ist, geht es an die Arbeit. Sie öffnen den digitalen Zwilling Ihres Reisebüros und bestätigen Ihre Präferenzen auf der Grundlage Ihres bisherigen Reiseverlaufs. Und schon erscheint ein Widget, das Ihnen die drei besten Alternativen für Ihren Weg zur Arbeit vorschlägt.
Abbildung 7: Andreas Scheuer (Bundesverkehrsminister), Chris Schlueter Langdon (Deutsche Telekom), Henrik Falk (CEO, Hamburger Hochbahn) bei der Nutzung der Travel Super App auf dem ITS World Congress
Teamarbeit: Telekom und UI - und ein großes Dankeschön an Hamburger Hochbahn & Team
An der Erstellung unserer intermodalen Reise-Super-App waren viele Menschen beteiligt. Das Kernteam besteht aus Prof. Dr. Christoph Schlueter Langdon (Projekt- und Datenanalyseleiter), Thomas Krebs (Systemarchitekt), Nikhil Vinod Mallela (Entwicklungsingenieur und Datenwissenschaftler), den dualen Studenten und Datenwissenschaftlern Tim Ganther, Lenny Hofmann und Luca Löffler sowie Jasmin Schubert (Praktikantin) - alle vom Data Intelligence Hub (DIH) der Deutschen Telekom; und dem Team des Urban Software Institute (UI), bestehend aus Stephany Borgert (UI-Leitung), Gadi Lenz (UI-Chefwissenschaftler) und Lisa Brunzel (siehe Abbildung 8). UI entwickelte einen interaktiven Vision-Demonstrator, um ein breites Spektrum an intermodalen Reisemöglichkeiten und Nutzererfahrungen zu präsentieren; außerdem wurden Live-Parkdaten über eine Dataspace-Verbindung bereitgestellt. Das Team von Telekom DIH implementierte einen funktionierenden Datenraum und entwarf, baute und implementierte dann den intermodalen Reise-Super-App-Demonstrator, mit dem die Besucher echte personalisierte Reiseempfehlungen erleben konnten. Dieser Erfolg wäre nicht möglich gewesen ohne die Unterstützung der Hamburger Hochbahn, Henrik Falk (CEO), Malte Auer und des Projektteams, zu dem Johannes Eckert, Denise Blazek und Lena Agnesmeyer gehörten, und natürlich unserer Lieferanten kritischer Daten wie Deutsche Bahn, Conti, Tier und Sixt.
Abbildung 8: Das Team von links nach rechts, beginnend oben mit Chris Schlueter Langdon, Jasmin Schubert, Gadi Lenz*, Thomas Krebs, Lenny Hofmann, Stephan Borgert*, Luca Löffler, Tobias Zilesch (alle Deutsche Telekom außer *Urban Software Institute)
Die Deutsche Telekom ist ein Launch-Partner von Gaia-X und hat aus den ersten Datenraum-Implementierungen gelernt, dass die richtige Technologie und eine souveräne Governance ein entscheidender Faktor für den Erfolg von Datenketten sind:
Winning the automotive race with data sovereignty - take a deep dive into dataspaces, T-Systems White Paper, Teil 2: (in Kürze) link
Einen Einblick in die Bedeutung von Daten in der Mobilität bietet unsere Serie zu Mobility Analytics: Link
Danksagung
Dieses Demonstrator-Entwicklungsprojekt im Rahmen des RealLab Hamburg als Teilprojekt "TP2: Dateninteraktion und -souveränität" wurde vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) unter dem Förderkennzeichen FKZ 01MM2016HH gefördert ("Verbundprojekt: RealLabHH - Reallabor Nationale Plattform Zukunft der Mobilität; Teilvorhaben: VRUDaten").
Referenzen
Anastasia Gunko. 2020. NPM – National Platform Future of Mobility and Telekom. Blog (2020-08-28), Deutsche Telekom Data Intelligence Hub, Frankfurt link
Drees, H., D. O. Kubitza, J. Lipp, S. Pretzsch, and C. Schlueter Langdon. 2021. Mobility Dataspace – First Implementation and Business Opportunities. Technical Paper ID 909, 27th ITS World Congress Hamburg, link
Hackenbruch, F., and C. Latz. 2022. Regierung kündigt große Reform im Nahverkehr an – Verkehrsminister Wissing will Reisen mit der Bahn für alle attraktiver machen. Tagesspiegel (2022-07-07), p. 1
Kerinnis, D. 2020. Hamburg gibt den Takt vor. Integrierte Mobilitätsstrategie für den Hamburg-Takt. Hamburger Hochbahn, Hamburg: 22, link
Otto, B., S. Steinbuß, A. Teuscher, and S. Lohmann. 2019b. Reference Architecture Model Version 3.0 (April). International Dataspaces Association, Berlin, link
RealLabHH. 2021. Wir verändern Mobilität – Erkenntnisse des Reallabors Hamburg für eine digitale Mobilität von morgen. Abschlussbericht (2021-04), RealLab Hamburg, Hamburg, link
Schlueter Langdon C., 2021a. Dataspace Enabled Mobility. In: Mertens, C. et al. (eds.). Data Move People. Anthology (version 1.0, October), International Dataspaces Association, Berlin: 27-41, link
Schlueter Langdon C., 2021b. Catena-X with Gaia-X: Will dataspace be the word of 2021? Blog (2021-03-21), International Dataspaces Association, Berlin, link
Schlueter Langdon, C. 2020a. Stuck in traffic: How bad is it … do we age faster … how can we fix it? Blog (2020-08-12), Deutsche Telekom Data Intelligence Hub, Frankfurt link
Schlueter Langdon C., 2020b. Mobility with IDS: Adding the “N” in NPM to RealLab HH. Blog (2020-10-12), International Dataspaces Association, Berlin, link
Schlueter Langdon, C., and J. Eckert. 2022. Intermodal travel super app with agent system and dataspace: RealLab Hamburg implementation. Scientific Paper ID 1225984, 28th ITS World Congress Los Angeles, link
Schlueter Langdon, C., and B. Tuescher. 2020. Berlin digital twin: Yes, intermodal traffic is faster! Blog (2020-08-26), Deutsche Telekom Data Intelligence Hub, Frankfurt, link
Schlueter Langdon, C., N. Oehrlein, and D. Kerinnis. 2021. Integrated public transport: Quantifying user benefits – Example of Hamburg. Technical Paper ID 438, 27th ITS World Congress Hamburg, link
Schweichhart, K. 2021. Dataspace, sovereignty, supermarket: IT Director interview with Prof. Chris S. Langdon. Blog (2021-03-25), Deutsche Telekom Data Intelligence Hub, Frankfurt, link
