Der Digitale Schatten Wuppertals verbindet Daten aus unterschiedlichen Quellen in einer offenen und dezentral ausgerichteten Datenarchitektur. Eine technologische Grundlage bildet Solid.

Der Ansatz trennt Datenhaltung und Anwendungen voneinander und ermöglicht dadurch eine selbstbestimmte und anwendungsübergreifende Datennutzung. Daten können in persönlichen oder institutionellen Datenspeichern, sogenannten Solid Pods, verwaltet werden. Anwendungen greifen nur auf diejenigen Daten zu, für die eine entsprechende Berechtigung besteht. So können unterschiedliche Dienste auf einer gemeinsamen Datenbasis aufsetzen, ohne jeweils eigene Datensilos aufzubauen.

Über WebIDs können Personen, Organisationen oder Anwendungen eindeutig identifiziert werden. Authentifizierung und Zugriffssteuerung werden davon getrennt behandelt. Im Solid-Ökosystem stehen hierfür unter anderem Solid-OIDC sowie Web Access Control (WAC) und Access Control Policy (ACP) zur Verfügung.

Damit werden Identität, Datenspeicherung, Anwendung und Zugriffsentscheidung technisch voneinander getrennt, eine wichtige Grundlage für Datensouveränität und kontrollierte Datennutzung.

Der Digitale Schatten integriert Daten aus unterschiedlichen Quellen wie Sensoren, Anwendungen oder weiteren Informationssystemen. Diese unterscheiden sich nicht nur technisch, sondern auch hinsichtlich ihrer Struktur und fachlichen Bedeutung.

Um diese Daten gemeinsam nutzen zu können, setzen wir auf semantische Modelle. Sie beschreiben die Bedeutung einer Datenquelle, indem deren Elemente mit den Konzepten und Beziehungen einer Domänenontologie verknüpft werden. Dadurch wird beispielsweise nicht nur festgehalten, dass ein Sensor einen numerischen Wert liefert. Das semantische Modell beschreibt zusätzlich, was gemessen wurde, in welcher Einheit, durch welchen Sensor, an welchem Ort und zu welchem Zeitpunkt.

Unterschiedlich strukturierte Datenquellen können so auf gemeinsame fachliche Konzepte abgebildet werden, ohne ihre ursprünglichen Datenmodelle vollständig vereinheitlichen zu müssen.

Semantische Modelle bilden damit eine Vermittlungsschicht zwischen den einzelnen Datenquellen und einer gemeinsamen fachlichen Datenbasis.

Für die Integration von Sensordaten wird Node-RED als Integrations- und Verarbeitungsschicht eingesetzt. Unterschiedliche Sensoren oder IoT-Systeme können ihre Messwerte beispielsweise über MQTT oder HTTP bereitstellen.

Node-RED übernimmt die technische Verarbeitung der Daten: Daten werden entgegengenommen, geprüft, transformiert und an nachgelagerte Komponenten weitergegeben. Node-RED sorgt für die technische Integration heterogener Quellen. Die semantischen Modelle beschreiben anschließend deren fachliche Bedeutung und Zusammenhänge.

Neue Sensoren und Datenquellen lassen sich so integrieren, ohne die gesamte Architektur neu aufzubauen.

Interoperabilität entsteht im Digitalen Schatten durch das Zusammenspiel offener Standards, Spezifikationen und semantischer Modelle.

Auf technischer Ebene sind insbesondere relevant:

• Solid Protocol für den Zugriff auf Solid-Ressourcen und Pods,
• WebID für webbasierte Identitäten,
• Solid-OIDC / OpenID Connect für Authentifizierung,
• WAC beziehungsweise ACP für Zugriffssteuerung und
• HTTP/HTTPS als grundlegende Webprotokolle

Auf semantischer Ebene sorgen die im Digitalen Schatten eingesetzten semantischen Modelle und Domänenontologien dafür, dass unterschiedliche Systeme nicht nur Daten austauschen, sondern auch deren Bedeutung interpretieren können.

Für Datenkataloge kann darüber hinaus DCAT eingesetzt werden. Es ermöglicht eine standardisierte Beschreibung von Datensätzen und verbessern die Anschlussfähigkeit an bestehende öffentliche Dateninfrastrukturen.

Der Digitale Schatten orientiert sich zudem an den FAIR-Prinzipien: Daten sollen möglichst auffindbar, zugänglich, interoperabel und wiederverwendbar sein. Semantische Modelle und standardisierte Metadaten unterstützen insbesondere die Auffindbarkeit und Interoperabilität. Definierte Schnittstellen und Berechtigungsmechanismen ermöglichen einen kontrollierten Zugang.

Dabei bedeutet FAIR nicht, dass alle Daten öffentlich zugänglich sein müssen. Auch geschützte Daten können FAIR gestaltet werden, wenn klar definiert ist, unter welchen Bedingungen auf sie zugegriffen werden kann.

Eine weitere Entwicklungsperspektive ist ein KI-gestützter Chatbot, der Bürger*innen bei der Erstellung digitaler Anträge unterstützt.

Statt sich selbst durch Formulare, Zuständigkeiten und erforderliche Angaben arbeiten zu müssen, können Bürger*innen ihr Anliegen in natürlicher Sprache beschreiben. Der Assistent führt anschließend schrittweise durch den Prozess, fragt benötigte Informationen ab, erläutert Anforderungen und weist auf fehlende Angaben oder Nachweise hin. Dabei können, nach entsprechender Freigabe, bereits vorhandene Daten aus dem Digitalen Schatten einbezogen werden.

Informationen müssen so nicht mehrfach eingegeben werden, sondern können gezielt für den jeweiligen Antrag bereitgestellt werden. Auf Grundlage des Dialogs kann der KI-Assistent die notwendigen Informationen strukturieren und bei der Vorbereitung eines Antrags unterstützen.

Die Kontrolle bleibt bei den Bürger*innen: Welche Daten verwendet werden und ob ein vorbereiteter Antrag tatsächlich eingereicht wird, entscheiden sie selbst.

Der Digitale Schatten wird damit zur Grundlage für einen niedrigschwelligen Zugang zu digitalen Verwaltungsleistungen, bei dem KI, semantisch beschriebene Daten und kontrollierte Datenfreigaben zusammenspielen.