Ad Valvas 2011-2012 - pagina 346

Li

wetenschap

HET GEHEIM VAN ZEBRASTREPEN Voormalig Indiaas president krijgt privécollege Hoog bezoek aan de VU, afgelopen dinsdag. ABDUL KALAM, de voormalige president van India, had gehoord over het baanbrekende werk aan deze universiteit op het gebied van geografische informatiewetenschappen en wilde daar meer over weten. In een halfuur werd hij, in een kamertje op de twaalfde verdieping van het hoofdgebouw, bijgepraat door Henk Scholten, directeur van Spinlab (Spin staat voor 'SPatial INformation'). Kalam heeft een 'Vision India 2020' opgesteld (India moet onafhankelijker, ontwikkelder en sterker) waarbij hij de aan de VU ontwikkelde technieken goed kan gebruiken. Scholten liet zien hoe ze worden ingezet bij de strijd tegen de ontbossing op Borneo. Op een zogeheten surface-table, een enorme iPad, kreeg Kalam van Maurice de Kleijn en Niels van Manen, beiden verbonden aan Spin en Clue (Cultural Landscape and Urban Environment) een demonstratie van de gemtegreerde technieken. Door allerlei verschillende gegevens over een bepaalde locatie te combineren, zoals de plek waar nu de VU-campus is, kan er bijvoorbeeld redelijk accuraat worden voorspeld waar je archeologische vondsten kunt .verwachten. Als uit oude kaarten blijkt dat er ergens heuvels hebben gelegen, dan is het minder waarschijnlijk dat er veel menselijke activiteiten op de helling daarvan hebben plaatsgevonden. Maar rond een voormalige rivier is die kans weer aanzienlijk. Ook kan een onderzoeker er allerlei gegevens over zaken als begroeiing, bebouwing en bodemgesteldheid mee verwerken. Een innovatief hulpmiddel voor wetenschappers, projectontwikkelaars en beleidsmakers. Er is zelfs een app van.

VU-busje voor Kalam Kalam luisterde aandachtig, interrumpeerde af en toe met een anekdote over een herbebossingsproject in India, en over een verdwenen meer. Van rector Lex Bouter kreeg hij een replica van het coUectebusje waarmee deze VU groot is geworden, gevuld met pepermunt, en een replica van een historische munt uit de VU-coUectie, voorstellende twee spionnen die er door Mozes op worden uitgestuurd het Beloofde Land te verkennen. Daarna vertrok Kalam met zijn gevolg naar de RAI, waar tot en met 27 april het Geospatial World Forum plaatsvindt. (PB) Reageren"? Mail naar redactie advalvas@vu nl.

Hoogleraar Jan Bouwe van den Berg gaat de wiskunde achter vingerafdrukken en zebrastrepen in kaart brengen. Hij kreeg daarvoor een Viel-beurs. TEKST: W E L M O E D VISSER FOTO: STUDIOVU/YVONNE COMPIER

Zebrastrepen, de vlekken van een koe en vingerafdrukken hebben zo op het eerste gezicht niets met elkaar gemeen. Toch ontstaan ze op dezelfde manier. De Britse wiskundige Alan Turing ontrafelde de wiskundige formules waarmee je dit proces kunt beschrijven al in de jaren vijftig. Maar er valt nog veel te ontdekken aan deze patronen, want hoewel we al vijftig jaar begrijpen hoe ze ontstaan, is het voorspellen hoe ze zich ontwikkelen een heel ander verhaal. Daar is erg veel rekenkracht voor nodig, die lange tijd onhaalbaar leek. Pas de laatste jaren zijn computers zo snel geworden dat het voor vwskundigen de moeite waard wordt om nog eens naar dit soort complexe problemen te kijken.

Grote afwijkingen Hoogleraar differentiaalvergelijkingen Jan Bouwe Van den Berg kreeg een Vici-beurs van anderhalf miljoen euro. Met dat geld wil hij de bestaande theoretische wiskunde over deze zogeheten niet-lineaire problemen uitbreiden en deze nieuwe kennis integreren in computersystemen om het verloop van de processen beter te kunnen voorspellen. "De huidige computersimulaties zitten er vaak ver naast", vertelt Van den Berg. "Een kleine fout in de aannames waarmee je gaat rekenen kan tot grote afwijkingen leiden in de uitkomst." Zebrastrepen en vingerafdrukken ontstaan door kleine lokale chemische verschillen, in bijvoorbeeld de baarmoeder. De uitgangspositie voor deze verschillen is te vatten in differentiaalvergelijkingen, dat was het werk van

Turing. Ook de verdere ontwikkeling kun je beschrijven in dit type vergelijkingen, maar ze worden behoorlijk complexer omdat er allerlei niet-lineaire factoren een rol spelen. W^elke factoren dat precies zijn en hoe belangrijk ze zijn ten opzichte van elkaar, daarin schiet onze huidige stand van kennis tekort.

Gegevens weglaten Van den Berg zoekt de oplossing in de theoretische wiskunde- als je eerst maar eens kunt bewijzen datje met de juiste formules werkt, kun je ze daarna in een computeralgoritme stoppen dat ze doorrekent. Hopelijk voorspellen de antwoorden dan beter wat er in werkelijkheid gebeurt. Van den Berg brengt daarmee twee soorten wiskunde bij elkaar, de topologie, een abstracte tak van wiskunde waarin je veel informatie weggooit om je te concentreren op de gegevens die er echt toe doen; en de wiskunde achter complexe computersimulaties, waarin je juist enorme bakken gegevens in de computer stopt, die ze allemaal meeneemt. "Als je dingen weglaat, zoals bij elke benadering gebeurt, dan gaan de wetenschappelijke contioverses natuurlijk over welke dingen je moet weglaten en welke niet", zegt Van den Berg. "De één laat dit weg, de ander dat. Daar zitten op dit moment de verschillen tussen wetenschappers." Hij verwacht overigens dat die meningsverschillen vanzelf zuUen verdwijnen, al was het maar omdat computers zo snel sterker worden. Van den Berg "Daardoor kunnen we nu dingen uitrekenen en bewijzen die we een paar jaar geleden niet voor mogelijk hielden. Dat geeft enorme mogelijkheden, en ook weer een grote impuls aan de theorievorming."

Turbulentie Doorgronden we daarmee over een paar jaar het geheim van de zebrastrepen? "De ontwikkelingen gaan zo snel. Het moet mogelijk zijn om over eenjaar of tien te kunnen zien hoe deze patronen zich ontwikkelen", verwacht Van den Berg. Daarbij zoekt hij niet zozeer de oplossing voor de ontwikkeling van zebrastrepen, maar voor de wiskunde die daarachter zit. Van den Berg gaat er in elk geval hard aan

Drie keer IV^ miljoen > Drie VU-wetenschappers kregen dit jaar een Vici-beurs van NWO > Naast wiskundige Jan Bouwe Van den Berg, zijn dat neuropsyclioloog Lydia Krabbendam (zie Ad Valvas 25, p7) en de bioloog John Kennis > Vici-beurzen bedragen meestal 1,5 miljoen euro > Het zijn subsidies voor zeer ervaren wetenschappers die hiermee een eigen onderzoekslijn kunnen opzetten

werken. Van zijn Vici-beurs wil hij vier promovendi en twee postdocs aanstellen. "Ik kan bijna het hele bedrag in personeel te steken, want ik heb verder niet zo veel kosten om dit onderzoek te doen, met een gewone computer kom je al een heel eind." Niet alle niet-lineaire problemen zijn op dezelfde manier op te lossen. Turbulentie bijvoorbeeld, stromingen die een rol spelen bij het voorspellen van het weer en de verspreiding van milieuvervuilende stoffen- dat probleem valt in dezelfde categorie, maar de oplossing is beduidend complexer. "De chemische vergelijkingen waarmee je patronen als zebrastrepen beschrijft, zijn minder complex dan de fysische formules waarin je zaken als turbulentie zou kunnen vatten. Die fysische problemen lossen we niet even snel op, maar dat gaat wel komen. Daar heb ik aUe vertrouwen in."

Voetbalfans En complex menselijk gedrag, is dat in de toekomst ook vóskundig te voorspellen? Bijvoorbeeld een beurscrisis of de escalatie tussen fans van verschillende clubs in een voetbalstadion. Van den Berg heeft er een hard hoofd in "Daarbij spelen zo veel verschillende factoren een rol, die bovendien zo veel minder goed in kaart zijn gebracht dan wetmatigheden in de exacte wetenschappen, dat het wel heel moeilijk wordt om zinvolle voorspellingen te doen." Reageren' Mail naar redactie@advalvas.vu.nl.

Deze tekst is geautomatiseerd gemaakt en kan nog fouten bevatten. Digibron werkt voortdurend aan correctie. Klik voor het origineel door naar de pdf. Voor opmerkingen, vragen, informatie: contact.

Op Digibron -en alle daarin opgenomen content- is het databankrecht van toepassing. Gebruiksvoorwaarden. Data protection law applies to Digibron and the content of this database. Terms of use.

Printen