Highlights Technische Universiteit Delft

Highlights 2014

1

2

Highlights 2014 Technische Universiteit Delft

4

7

8

12

16

20

24

28

32

36

40

44

48

52

5

Voorwoord Arjan van Timmeren Jouke Verlinden Caspar Chorus Josien Kruizinga en Tim Jonathan Jenny Dankelman Ernst ten Heuvelhof Ronald Hanson Nick van de Giesen Alexandru Iosup Chris Verhoeven, Guido de Croon en Bart Remes Ewoud de Kok en Siem Kok Ernst-Jan Bakker

Voorwoord Met veel genoegen presenteer ik onze TU Delft Highlights 2014. In deze uitgave leest u inspirerende voorbeelden van hoe wij in Delft datgene waar wij al heel lang goed in zijn up-todate houden om telkens weer nieuwe generaties van studenten en onderzoekers te inspireren om het beste uit zichzelf te halen. In ons land is momenteel een discussie gaande over de ‘Wetenschapsvisie 2025: keuzes voor de toekomst,’ het visiedocument van het kabinet dat een basis moet leggen voor een breed gedragen wetenschapsagenda. De Wetenschapsvisie is ondubbelzinnig over de Nederlandse uitgangspositie in het internationale speelveld: die is onverminderd goed. Prioriteit wordt verder gegeven aan factoren die wij als TU Delft ook hoog in het vaandel hebben staan, zoals maatschappelijke impact, verbondenheid met de samenleving en samenwerking met het bedrijfsleven. Tegelijkertijd is er erkenning voor het feit dat wetenschap altijd een zoektocht naar het onbekende is. Het is in mijn ogen een goede zaak dat dit onderwerp zo hoog op de politieke agenda staat. De Wetenschapsvisie is bovendien een bevestiging van wat we eigenlijk al wisten: dat we uitstekend presteren als Nederlandse universiteiten. Als TU Delft zien we het dan ook als een prachtige erkenning van het werk dat we hier doen. De visie staat bovendien stil bij het belang van de loopbaanontwikkeling van jong talent. Uiteraard is onze universiteit een kweekvijver van zulk jong talent. U leest er in deze Highlights weer een aantal aansprekende voorbeelden van. De zoektocht naar het onbekende vindt u

7

misschien nog het beste terug in het verhaal van professor Ronald Hanson, die met zijn onderzoeksgroep dit jaar alle media haalde met een historisch teleportatie-experiment. Ander jong talent dat in deze Highlights acte de présence geeft, houdt zich onder meer bezig met het verbeteren van het onderwijs. Docent van het Jaar Alexandru Iosup weet zijn studenten als geen ander geboeid te houden door zijn colleges te combineren met elementen uit de wereld van het gamen. Oud-studenten Ewoud de Kok en Siem Kok hebben de stap gezet naar het ondernemerschap. Met hun plug-in-software geven zij digitale onderwijssystemen tot nu toe ongekende mogelijkheden voor feedback en interactie tussen docent en studenten. Het is mooi om te zien hoe ook onze kerntaak onderwijs, waar wij van oudsher sterk in zijn, door innovatie verder kan worden gebracht door en voor nieuwe generaties. Als universiteit is het een van onze verantwoordelijkheden om de randvoorwaarden te creëren waaronder zulk talent tot volle wasdom kan komen. Een belangrijk deel van die randvoorwaarden bestaat uit de faciliteiten op onze Delftse campus. Met meer dan 20.000 studenten en wetenschappelijk en ondersteunend personeel is die campus een wereld op zich. Een gemeenschap met een brede

Karel Luyben, Dirk Jan van den Berg, Anka Mulder, College van Bestuur Technische Universiteit Delft

internationale samenstelling en een hoog kennisgehalte. Om te zorgen dat onze campus optimaal ruimte kan bieden aan die gemeenschap die zich bezig houdt met onderzoek en onderwijs van wereldniveau, zijn we begonnen met een ingrijpende herontwikkeling van ons universiteitsterrein. Deze operatie moet de campus maken tot een levendige, toekomstbestendige hub waar toponderwijs en -onderzoek kunnen plaatsvinden in een duurzame omgeving, geschikt voor hedendaagse onderwijsvormen als ‘blended learning’ en ‘flipped classrooms’ en uitgerust met stateof-the-art voorzieningen. Een campus waar hightech faciliteiten hand in hand gaan met een oog voor traditie. Want een universiteit die in 2015 maar liefst 173 jaar bestaat, kan dit als geen ander: het behouden van het goede combineren met het ontdekken van het nieuwe. Drs. Dirk Jan van den Berg Voorzitter College van Bestuur Technische Universiteit Delft

8

Arjan van Timmeren

Duurzame bouwstenen voor intelligente steden Professor Arjan van Timmeren is hoogleraar Environmental Technology & Design aan de faculteit Bouwkunde (BK), afdeling Urbanism. Zijn specialisme is de integratie van duurzame technologie in de gebouwde omgeving. ‘Als ik het moet samenvatten dan draait mijn werk om techniek, ontwerp en integratie, met gebruik en de mens als derde poot,’ zegt van Timmeren. Op 9 januari 2015 spreekt hij de Diesrede uit bij de viering van de 173e verjaardag van de TU Delft.

Het vakgebied van professor Arjan van Timmeren kent vele urgenties. ‘Hoe kunnen we sneller komen tot effectieve oplossingen voor problemen op het gebied van verstedelijking, het milieu, leefbaarheid en veerkracht, bijvoorbeeld in relatie tot klimaatverandering? Problemen die niet dagelijks zichtbaar zijn, totdat die ene hoosbui alles blank zet.’ Daarbij gaat het dan om het verduurzamen van technische systemen en infrastructuur, maar ook om sociale aspecten, zoals het recht op bepaalde voorzieningen. Want waar we het in het westen al hebben over ‘smart cities,’ gaat het in een groot deel van de wereld nog om fundamentele behoeften, zoals sanitatie en schoon drinkwater. Het perspectief van de gebruiker is essentieel in het onderzoek van Van Timmeren. ‘We moeten oppassen dat we met techniek van alles oplossen, maar te weinig stilstaan bij hoe mensen zo’n oplossing omarmen,’ stelt hij. Dat zag je bijvoorbeeld in de wijk Nieuwland in Amersfoort. Een deel van de wijk was met behulp van zonnepanelen energieneutraal gemaakt. Bewoners van dat deel van de wijk bleken in eerste instantie meer energie te gebruiken, waardoor de wijk niet meer energieneutraal was. ‘Men dacht blijkbaar, ik woon energieneutraal, dus ik kan verbruiken wat ik wil. De mens past zijn gedrag aan, en dit heeft zowel negatieve als

9

positieve aspecten.’ Behalve de noodzaak van het betrekken van gebruikers, is schaal een belangrijke factor voor het welslagen van zulke projecten, zoals Van Timmeren tijdens zijn promotie in 2006 onderzocht. ‘Ik constateerde dat twee schalen essentieel zijn. Die van de buurt of de wijk, en die van de stedelijke regio van stad en achterland, waarover ik mijn oratie ‘ReciproCities’ heb gehouden.’ Ommeland Met de almaar toenemende verstedelijking is de realiteit dat er op veel plekken ter wereld steeds hoger en in steeds hogere dichtheden gebouwd wordt. De stad wordt volgens Van Timmeren nog te vaak alleen vanuit stedelijk perspectief bekeken, en het ommeland als platteland. ‘De stad kan niet bestaan zonder het platteland, en steeds vaker ook niet zonder het peri-urbane gebied. Neem Hong Kong; die stad heeft maar liefst 2.200 keer zijn oppervlak nodig om in zijn behoeften te kunnen voorzien,’ zegt hij. ‘De voorziening van die behoeften gebeurt niet alleen in het achterland van dit soort steden, maar vanuit de hele wereld. Toch moet je met de wederkerigheid tussen stad en achterland rekening houden.’ Dit ommeland omvat de essentiële natuurlijke ‘achtervang-systemen’. Steden staan dus niet op zichzelf, maar hebben een band

met het achterland. De wederkerigheid zit hem tussen de techniek en de mens, de stad en het ommeland, maar ook tussen de verschillende systemen als energie en water. Bij het ontwerp van deze wederkerigheden zou volgens Van Timmeren meer rekening moeten worden gehouden met continue verandering, bekend als ‘resilience,’ ofwel veerkracht. Waarom is dat zo belangrijk? ‘Als je oplossingen zoekt voor steden, dan betreffen dit enerzijds zogenaamd dubbelcomplexe systemen, die technische en sociale aspecten hebben, anderzijds heb je het al gauw over een tijdsspanne van enkele tientallen jaren. Verandering is continu en bovendien moeilijk voorspelbaar. Mensen passen zich niet aan of ze gaan juist kuddegedrag vertonen. Ze gedragen zich in ieder geval niet naar de letter van de theorie. Die complexiteit in combinatie met die lange tijdslijn maakt dat je moet denken in systemen die aanpasbaar zijn, die zowel realtime als in de loop der tijd mee kunnen veranderen, en die waar mogelijk op verandering kunnen anticiperen. Die veerkracht is een voorwaarde voor duurzaamheid, terwijl het aspect van realtime kunnen veranderen het gebruik van data en zogenoemde ‘slimme’ systemen impliceert.’ De verduurzaming van stedelijk gebied is een dringende opgave. ‘Dat zie je met name daar

‘We wonen en leven steeds meer geconcentreerd samen en dat noodzaakt ons om veel efficiënter om te gaan met ruimte en voorzieningen’ waar de verstedelijking het grootst is. Dat is vooral in Azië, maar in Nederland hebben we ook te maken met gerelateerde problemen als fijnstof en stedelijke overstromingen,’ zegt Van Timmeren. Daarbij staan we in eigen land potentieel voor moeilijker opgaven dan elders in de wereld. ‘Wij moeten het bestaande aanpassen, terwijl in andere landen de groei dermate is dat hele nieuwe ecosteden, vaak volgens het concept ‘smart cities,’ worden ontwikkeld. Dit gebeurt dan in de buurt van de bestaande steden, zoals Tijanjin bij Singapore of Songdo bij Seoul. Verder moeten we in eigen land rekening houden met, zeg maar, de democratische zorgvuldigheid. Dat maakt het complexer, maar ook juist weer vaak heel innovatief.’ Dat innovatieve helpt dan weer bij het exporteren van Nederlandse kennis over de grens. Zo is Van Timmeren betrokken bij onderzoek naar en verbetering van de aanleg van de ‘hidroanel’ in São Paulo. Deze ring rondom de Braziliaanse megastad van ruim 22 miljoen inwoners moet enerzijds gaan zorgen voor de kritische waterverschaffing, en anderzijds voor de transport van alle afvalstoffen. ‘De omvang van de ring is ongeveer de helft van het Nederlandse grondgebied. De extrapolatie naar de grote problemen van de wereld lukt ons aardig als klein landje.’ Kiruna Grote uitdagingen zijn er ook in het NoordZweedse Kiruna, dat 150 kilometer ten noorden van de Poolcirkel ligt. De stad wordt bedreigd door aardverschuivingen. In Kiruna vind je namelijk de grootste ijzermijn ter wereld, waar per dag zes Eiffeltorens aan ijzer wordt gedolven. Deze inmiddels anderhalve kilometer diepe mijn is in de loop der tijd steeds verder uitgebreid tot recht

10

onder de stad. Kiruna wordt nu stapsgewijs, maar in grote haast, drie kilometer oostwaarts verplaatst. Deze verplaatsing van nagenoeg de hele stad biedt ook kansen. Kiruna is een van de ‘Urban Living labs’ in het Europese onderzoeksproject ‘Green/Blue Infrastructure for Sustainable, Attractive Cities’. Doel van dat onderzoek is het creëren van een klimaatbestendige stedelijke waterhuishouding. Van Timmeren: ‘We werken aan de aanleg van hybride systemen in de stad, waarbij we traditionele grijze systemen, zoals rioleringen, combineren met groenblauwe, systemen.’ In groenblauwe systemen worden natuurlijke elementen gebruikt als achtervang-systemen om stedelijk gebied veiliger, veerkrachtiger, beter leefbaar en economisch aantrekkelijk te maken. Bouwen met de natuur dus. Dat klinkt aantrekkelijk, maar er zijn in Kiruna wel wat beperkingen. ‘We kunnen geen ideaalstad bouwen. Er moet ieder jaar een stuk van de stad verplaatst worden en de zogenaamde jaarringen met grondverzakkingen als gevolg van de mijn, worden almaar groter en komen al heel dicht bij het stadscentrum. Het treinstation is inmiddels verplaatst, nu volgt het stadhuis, en bijvoorbeeld het hotel waar ik laatst nog verbleef is er over een jaar niet meer. We zijn dus voortdurend bezig met de adaptatie van de technische systemen en het kijken hoe we de korte- en langetermijndoelstellingen met elkaar, en bovenal duurzaam, kunnen verknopen.’ Bouwstenen Het is wel een uniek project. ‘Je hebt hier te maken met een paradigmaverandering, een fundamenteel herontwerp van de infrastructuur. Zo zijn er geen twintig steden ter wereld,’ zegt Van Timmeren. ‘Maar een

deel van de oplossingen die we in Kiruna bedenken, kun je weer extrapoleren naar elders in de wereld. Als we hier bijvoorbeeld leren hoe je meer steden beter bestand kunt laten worden tegen piekbuien, en bovendien aanzienlijk kunt bezuinigen op rioleringen door ze anders aan te leggen, kun je daar elders heel veel mee besparen.’ Dat opbouwen en uitdragen van kennis is belangrijk, want over de hele wereld leven dezelfde, urgente vraagstukken. ‘Je kunt als leerstoel niet de hele wereld aanpakken, maar je kunt wel heel strategisch die projecten kiezen waarvan de oplossingen kunnen leiden tot een vernieuwde aanpak die je kunt toepassen op andere plekken. We proberen als het ware bouwstenen te ontwikkelen die elders kunnen bijdragen aan verdergaande duurzame oplossingen.’ Het gebruik van technologie kan zeker bijdragen aan de veerkracht van steden. ‘We wonen en leven steeds meer geconcentreerd samen en dat noodzaakt ons om veel efficiënter om te gaan met ruimte en voorzieningen,’ legt Van Timmeren uit. ‘Daarbij zouden we de ‘stromen’ van mobiliteit, water, energie en grondstoffen moeten verduurzamen door ze om te zetten van lineair naar circulair en van enkelvoudig naar geïntegreerd. We spreken als analogie ook wel van het stedelijk metabolisme.’ Recent rondden Van Timmeren en collega’s bijvoorbeeld een project in Rotterdam Stadshavens af dat voortbouwt op een eerder onderzoek voor Schiphol Gekeken werd naar de mogelijkheden van elektrisch vervoer als energieopslag, en schakel tussen opwekking uit variabele hernieuwbare bronnen en variabel gebruik in gebouwen. ‘Er is feitelijk een nagenoeg continue mismatch tussen de opwekking van duurzame energie en de behoefte eraan. Dat

zorgt ervoor dat we bij systemen gebaseerd op hernieuwbare bronnen ofwel meer capaciteit moeten realiseren, ofwel het centrale elektriciteitsnet als buffer moeten gebruiken. De zon schijnt juist als we het minste verbruiken. Door dat overschot op te slaan en uit te wisselen in een smart grid met behulp van de batterijen van onder meer elektrische auto’s, kun je vraag en aanbod van zowel het vervoer als de gebouwen slim op elkaar afstemmen. Uiteindelijk levert dit efficiëntie en kostenbesparingen op, maar vooral een grotere flexibiliteit, omdat we minder vaak rechtstreeks kunnen koppelen aan het centrale elektriciteitsnet als het aandeel van duurzame bronnen binnen de energiemix toeneemt,’ vertelt Van Timmeren. Integrale systemen betekenen ook samenwerking in integrale onderzoeksteams. ‘Ik werk heel vaak samen met andere faculteiten

en disciplines binnen de universiteit, maar ook daarbuiten. Dat zie je ook in de praktijk. Er worden zogenaamde smart coalitions samengesteld, die gezamenlijk projecten tackelen. Dat kan ook niet anders omdat het om complexe en grote problemen gaat, die ook nog eens in elkaar grijpen en een groot tijdsbeslag hebben. Bovendien zorgen dit soort verwevingen voor cascaderingsrisico’s. Die afhankelijkheden onderzoeken we nu ook. Dat heeft alles te maken met ‘resilience engineering’, het ontwerpen gericht op veerkracht.’ Juiste vraag Van Timmeren haalt graag architect Cedric Price aan, die zei ‘Technology is the answer, but what is the question?’. Technologie is niet automatisch de beste oplossing; nadenken blijft geboden. ‘Een bekend voorbeeld is de auto. Met behulp

van veel technologie kunnen we de auto nog duurzamer en zuiniger maken. Maar je kunt ook zeggen, wacht even, moet ik het mobiliteitsprobleem niet oplossen door mijn duurzame auto te gaan delen met mijn buurman of met een groep mensen? Dat geeft dan een meervoudige verbetering qua milieudruk. In de steden scheelt dat bovendien tussen de zes en twaalf parkeerplaatsen per deelauto, zo is berekend. Daar heb je dan niets extra’s voor hoeven doen, maar het levert wel direct ruimte op om bijvoorbeeld de leefkwaliteit te verbeteren. Bij heel veel problemen moet je eerst de juiste vraag durven stellen.’

Intelligent Cities Professor Arjan van Timmeren was nauw betrokken bij de oprichting van het Amsterdam Institute for Metropolitan Solutions (AMS), een samenwerkingsverband van de gemeente Amsterdam, de TU Delft, de Wageningen Universiteit en het Amerikaanse MIT. Met de metropoolregio Amsterdam als Living Lab wil het instituut onderzoek doen naar grootstedelijke vraagstukken op het gebied van verkeer, water, energie, afval en gezondheid. Dat gebeurt aan de hand van data verkregen via slimme systemen, het zogenaamde sensing the city. ‘Met behulp van sensoren kun je iets waarnemen en dan daarop reageren,’ legt Van Timmeren uit. Het is een manier om dichter te komen bij de

11

aanpasbaarheid van systemen, al gaat het hem eigenlijk nog niet ver genoeg. ‘Het gaat nu nog vaak alleen om in kaart brengen en reageren op. In smart systems is geen ruimte voor creativiteit, het blijft heel erg bij reactief systeemdenken.’ In plaats van ‘smart cities,’ zoals je nu vaak hoort, heeft hij het liever over ‘intelligent cities’ of zelfs ‘illuminated cities,’ die voor hem een stapje verder gaan. ‘Bij ‘intelligent cities’ wil je het leren en het creatieve denken inbouwen in het proces.’ Hij heeft duidelijk voor ogen hoe dat zou moeten. ‘Je zou het nemen van beslissingen en de transparantie van de data niet moeten neerleggen bij overheden of bedrijven, maar bij de gebruiker zelf, bij

georganiseerde groepen, bij de mens dus. Intelligentie heeft te maken met het blijvend leren en met creativiteit en dus niet met passiviteit.’ Daar ziet hij ook een grote rol in weggelegd voor kennisinstellingen. ‘Je kunt gegevensbeheer als AMS-instituut of TU Delft in samenwerking doen met bottom-up initiatieven van stedelingen, en de bedrijven. Zo’n driehoek kan heel goed werken. Als universiteit, of groep universiteiten, kunnen we daar een key player in zijn, want kennisontwikkeling en lerende systemen zijn bij uitstek ons domein. En dat bij voorkeur richting een duurzame toekomst.’

Jouke Verlinden

Het fysieke met het digitale combineren Dr. Jouke Verlinden is universitair docent Innovatieve Ontwerpondersteuning bij de faculteit Industrieel Ontwerpen (IO). Op 17 oktober 2014 promoveerde hij op zijn onderzoek naar digitale prototypes; dat zijn prototypes waarin de werelden van het fysieke en het digitale bij elkaar komen. ‘Dat werkt heel goed, vooral in de samenwerking met niet-ontwerpers,’ aldus Verlinden.

Tijdens mijn studie… in Amerika ben ik begonnen met onderzoek naar Virtual Reality. Dat vond ik fantastisch. Je kunt in VR dingen doen die je in het echt niet kunt doen, met de zwaartekracht spelen bijvoorbeeld. Tegelijkertijd zei mijn geweten, leuk, maar het draait om het echte, niet om die droomwereld. Het leek me interessant om die twee werelden te combineren. Die fysieke werkelijkheid kun je verrijken met digitale gegevens, je kunt hem ook interactief maken. Dat heb ik in mijn promotietraject gedaan. Ontwerpers doen al heel veel digitaal met behulp van computer-aided design. Tegelijkertijd is er die mooie traditie van het modelmaken. Ik ben op zoek gegaan naar betere methoden om prototypes te gaan maken door die twee bij elkaar te laten komen. Projecties… spelen daar een grote rol in. Je kunt allerlei digitale informatie projecteren op fysieke modellen, zoals kleur of textuur. Je kunt het ook interactief maken. Heb je bijvoorbeeld een 3D-print of een piepschuimmodel van een mobieltje, dan kun je daar schermen op projecteren en bedienen alsof het een echte smartphone is. Die tactiele elementen van het model kun je niet los van het digitale gebruik toetsen, dat moet je samen zien. Dat werkt vooral goed als je met niet-ontwerpers om de tafel zit. Ontwerpers weten meestal wel wat je met een bepaald type materiaal of functioneren bedoelt.

12

Verschillende ontwerpdomeinen… kwamen aan bod in mijn proefschrift. Interieurontwerp onder andere, om precies te zijn het interieur van een museum. Daar zijn heel veel mensen bij betrokken die nog nooit van hun leven iets hebben ontworpen en dat ook nooit zullen doen, denk aan een curator of een directeur. Dan werkt zo’n interactief prototype heel goed. Het gaat namelijk niet om de kleur van de muur, maar veel meer om het functioneren, bijvoorbeeld hoe de bezoekers zich langs de objecten bewegen. Verplaatste je het museummeubilair – van blokjes of lego – dan paste de simulatie zich zo aan, dat de effecten van de verandering op de bezoekersstromen meteen zichtbaar werden. Je kunt zo’n simulatie wel helemaal op een beeldscherm doen, maar op het moment dat je het tactiel maakt, wordt het heel toegankelijk. Iedereen pakt dan die blokjes; het gaat spelenderwijs. Een spin-off… is er ook uit voortgekomen. Twee studenten hebben een bedrijf voor 3D-projectietechnieken opgericht. Hun eerste grote klant was een bedrijf dat grote vliegtuigen opnieuw ombouwt tot luxe-jets voor VIP-klanten. Een vliegtuig heeft een bepaald soort geometrie, het is een tube. Op een normale plattegrond zie je dat niet, maar in zo’n simulatie wel. Je kunt er figuurtjes in plaatsen en het interieur vanuit hun gezichtspunt bekijken. Verder kun je zien wat

er met de gewichtsverdeling gebeurt als je het meubilair verplaatst. Je merkt dan dat de beveiliger op een hele andere manier naar zo’n toestel kijkt dan de zakenman. Mijn zoektocht.... naar betere manieren om prototypen te maken kwam heel mooi samen met de ontwikkeling van de 3D-printer. Toen ik hier begon in 2000 was dat nog een niche van een niche. Ontwerpbureaus maakten in de allerlaatste fase van het ontwerpen nog een 3D-print, bijvoorbeeld om te controleren of de mallen wel goed zouden worden. Het was heel duur; iets van het formaat van een mobieltje kostte duizenden euro’s. Het werd rapid prototyping genoemd, maar erg snel was het ook al niet. Vijf jaar geleden kostte zo’n printer nog 60.000 euro of meer, nu koop je ze voor 2.000 euro. Dat heeft te maken met opensource-ontwikkelingen en met het verlopen van een aantal grote patenten. Binnen een paar jaar is 3D-printen gemeengoed geworden; het is ook steeds meer een rol gaan spelen in de dingen die ik doe. Als faculteit... Industrieel Ontwerpen hebben we daar veel profijt van. Er zijn nu studenten die in hun projecten prototypes maken voor ontwerpbureaus, maar ook studenten die kijken wat je kunt doen met een 3D-printer, dat niet met andere technieken kan. Daar komen hele interessante dingen uit. Een

13

mooi fenomeen is de breimachine die studenten hebben gemaakt. Dat is een industriële, dubbelbeds-breimachine, die normaal twee ton kost. Het ontwerp van allerlei onderdelen kun je downloaden van internet en vervolgens printen of lasersnijden. De software waar de machine op draait komt ook van internet. Zo bouw je in twee weken voor 200 euro je eigen breimachine. Daar zit geen groot bedrijf achter, maar gewoon iemand in Japan die de software maakt en iemand in Spanje die de eerste machine probeert te maken. Studenten van ons hebben die vervolgens verbeterd en handzaam gemaakt. Die verbeteringen delen ze dan ook weer via internet met de rest van de wereld. Zulke ontwikkelingen… worden niet gedreven door commercie. Andere mensen krijgen nu de toegang tot productie en het bedenken van

productiemethoden. De rol van de industrieel ontwerper verandert ook; die werkte vroeger vaak in dienst of in opdracht van de industrie. De kracht van een ontwerper is nog steeds dat die naar ergonomie of esthetiek kijkt. Wat er verandert is de markt. Industrieel ontwerpen gaat nu steeds vaker over innoveren en ondernemen, over het bedenken van concepten en die naar de markt brengen. Dat wordt mede mogelijk gemaakt door de opensourcegedachte en door crowdfunding. Je ziet dat veel 3D-projecten via platforms als Indiegogo en Kickstarter launching customers vinden. Die schenken zo’n initiatief vertrouwen voor er ook maar één product is. Dat is een vertrouwen dat de grote bedrijven momenteel niet krijgen. Het persoonlijk maken… van producten en de mens-productinteractie zijn belangrijk in het industrieel ontwerpen.

Goed voorbeeld daarvan zijn de mondstukken van saxofoons. Het mondstuk bepaalt 80% van het geluid, maar er hangt nogal wat mystiek omheen. Er is weinig bekend over wat nu een goed of slecht mondstuk is. Wij zijn ons daar in gaan verdiepen en zijn nu een van de drie of vier plekken ter wereld waar onderzoek gedaan wordt naar houtblazers. We hebben bijzondere, onvervangbare mondstukken ingescand en ze ook geprint in allerlei exotisch materialen, zoals aluminiumoxide. Dat is een keramieksoort die harder is dan staal. Die mondstukken… worden nu gemaakt door ambachtslui die dat met de hand doen. Als zij met 3D-printen zouden werken, hoeven ze niet alleen maar achter die frees te zitten. Dan kunnen ze zich veel meer richten op het ontwerpen en uitproberen. Het gaat vaak om tienden van

Zelfsimulator Voor InnoSportLab Den Haag werkt Jouke Verlinden mee aan de ontwikkeling van een zeilsimulator, ook weer een combinatie van het fysieke en het virtuele, of ‘augmented matter in context’ zoals hij zijn werk ook wel omschrijft. Het apparaat – de beste zeilsimulator ter wereld – is bedoeld om topsporters te kunnen laten trainen als de weersomstandigheden niet optimaal zijn. De hoop is dat hierdoor Nederlandse zeilers in de toekomst meer medailles halen. ‘Als het

14

buiten stormt, kun je hierop bijvoorbeeld nog hangoefeningen doen,’ vertelt Verlinden. De huidige versie is nog een testopstelling, want een zeilsimulator is niet eenvoudig te maken. ‘Bij zeilen trek je aan een lijn en die geeft een kracht terug; die feedback maakt het lastig om een simulator te maken. Veel lastiger dan een vluchtsimulator of een rijsimulator.’ Het is de bedoeling de simulator straks ook in te zetten voor de breedtesport. ‘In Nederland zijn zeilscholen heel erg afhankelijk van

vrijwilligers, maar in andere landen is dat anders. Daar is hij misschien wel in productie te nemen,’ aldus Verlinden. Ook is er gekeken of de zeilsimulator kan worden ingezet voor de gehandicaptensport. ‘Als gehandicapten een dag willen sporten, dan is dat heel veel werk voor heel veel mensen. Dat kan dan een stuk simpeler worden.’

‘Ontwerpers doen al heel veel digitaal met behulp van computeraided design. Tegelijkertijd is er die mooie traditie van het modelmaken’

millimeters, en met de hand is dat heel lastig. Er is dus wat voor te zeggen om de productie machinaal te doen, dan weet je als speler ook veel beter waar je aan toe bent. Er spelen al wereldberoemde saxofonisten met onze mondstukken, waaronder sopraansaxofonist Dave Liebman. We hebben ook contact met Candy Dulfer. We kijken nu hoe we het unieke mondstuk dat ze nu heeft, kunnen conserveren. Museum Boijmans Van Beuningen... heeft veel eeuwenoud servies en glaswerk. Daar hebben we stukken van gescand met behulp van medische CT-apparatuur. We werkten daarvoor samen met keramiste Maaike Rozenburg. Van de scans zijn mallen gemaakt en daarmee maakte zij porseleinen afgietsels. Zo’n kopie heeft een andere lading dan het origineel en zo creëren we als het ware nieuw erfgoed. Een van die prints die we gemaakt hadden, was duurder dan de verzekerde waarde van het originele kopje. Een rare gewaarwording, ook als je dat vasthoudt. Wat nou als die kopie kapot valt? Wanneer is iets echt? Wanneer geeft het betekenis? Ik vind dat hele interessante vragen. Dan heb je het… over erfgoed. Voor mij is dat meer dan wat er in een museum staat. Ik zit ook in een commissie die kijkt naar bijzondere instrumenten als Stradivariussen en Bösendorfers. Die wil je goed conserveren; tegelijkertijd moeten ze ook bespeeld worden en een onderdeel van de

15

samenleving zijn. Met blaasinstrumenten kun je wel van materiaal wisselen, maar heb je het over klankkasten, dan wordt het een ander verhaal. Toch kan de technologie rondom scannen en printen hierin ook een grote rol spelen. Zo is er een aantal jaren geleden een bekende Stradivarius gescand en geprint in Duitsland. Als je dat kunt, kun je er ook allerlei berekeningen op loslaten over resonantie en geluid. Dan is de 3D-print geen product, maar ondersteunt die het onderzoek. Die 3D-scanners... kostten vroeger ook 70 à 80.000 euro en nu nog maar 100. Er zijn al mobieltjes waar zo’n ding inzit. Tot voor kort was dat 3D-scannen voorbehouden aan iemand die een studie gedaan had. Het lijkt dus alsof het allemaal veel makkelijker wordt, maar in dat digitale zit ook nog veel ambachtelijks. Met een scan ben je heel lang bezig voor je iets kunt printen; er zit een bewerkingsslag tussen. Het moet netjes zijn en goede materiaalovergangen hebben. 3D-printen is ook meer dan alleen een druk op een knop. De ontwikkelingen gaan wel heel snel. Als faculteit proberen we vooruit te kijken en het laatste in huis te hebben voor onze studenten om mee werken. Tegelijkertijd realiseren we ons dat wat we nu weten, morgen weer anders is. Op welke andere manieren... zouden we dat digitale met het fysiek kunnen verbinden? 3D-prints zijn nu nog stukjes plastic of staal. Als je die

beweeglijk kunt maken, of er elektronische componenten in kunt verwerken, dan krijg je slimme 3D-prints. Kijk je naar grijparmen van robots of prothesen, dan zitten daar verende elementen en sensoren in. Dat kan straks misschien in een proces gebeuren. Er is nu al een beroemde handprothese die maar vijftig dollar kost. Die is niet voortgekomen uit de industrie, maar uit een zoektocht door vrijwilligers. Mensen die zelf een specifiek probleem hebben maar niet te maken hebben met deadlines of go/no-gobeslissingen. Die zijn er een beetje als hobby mee bezig, maar als je dat dan op internet zet, kunnen anderen er weer mee verder. Ik denk dat uit die hobbyistensfeer misschien wel de meeste innovatie voort zal komen.

16

Caspar Chorus

‘Mensen maken niet alleen egoïstische keuzes’ Professor Caspar Chorus, van de faculteit Techniek, Bestuur en Management (TBM), hield op 5 november 2014 zijn intreerede als hoogleraar Choice Behaviour Modelling’ over het modelleren van menselijk keuzegedrag. Het door hem ontwikkelde spijtminimalisatiemodel werd in korte tijd opgenomen in de belangrijkste econometrische software, als alternatief voor het alom gebruikte nutsmaximalisatiemodel. Geen concurrentiestrijd, maar een verrijking van het vakgebied, aldus Chorus: ‘Mijn doel is om mensen op een andere manier naar dezelfde materie te laten kijken.’

Het vakgebied van professor Caspar Chorus is keuzemodellering. Als je de keuzes die mensen maken achteraf analyseert, herken je er de onderliggende voorkeuren en beslisfactoren in. Verwerk die in een statistisch model en je kunt er toekomstig keuzegedrag mee voorspellen. Zulke keuzemodellen zijn interessant voor producenten die het marktaandeel van een nieuw product willen weten, maar ook voor beleidsmakers die over grote infrastructurele projecten moeten beslissen. Ze worden dan ook gebruikt in vele sectoren, al richt Chorus zich met name op het mobiliteitsdomein. Goed voorbeeld is de elektrische auto. ‘Zolang bedrijven geen duidelijk beeld hebben van de marktvraag, staat de ontwikkeling stil.,’ stelt Chorus. ‘Wij berekenen die marktvraag. Onze collega’s denken vervolgens na over wat voor beleid je dan kunt voeren om elektrisch rijden te stimuleren. Moet je dat doen via belastingvoordeel en subsidies, of de regels van uitstoot aanscherpen, of juist heel veel laadpalen neerzetten? Dat zijn vragen waarbij het om veel geld en grote belangen gaat.’ Hoe kan een keuzemodel daarbij helpen? ‘Stel, je hebt een heleboel data over de

17

keuze van autotypes. Door zo’n keuze laat iemand zien hoe hij geld afweegt ten opzicht van aspecten als laadruimte, motorvermogen, acceleratie, enzovoort. Je kunt dan terugrekenen wat de gemiddelde voorkeuren zijn, bijvoorbeeld dat iemand gemiddeld twintig euro over heeft voor één extra pk. Natuurlijk is er een kans dat iemand gewoon op kleur gekozen heeft, maar die onzekerheid zit ook in het model verwerkt.’ Bij elektrisch vervoer speelt vooral dat mensen last hebben van ‘range anxiety’: ze zijn bang ergens zonder stroom te komen staan. ‘Voor fabrikanten is het dan heel waardevol om te weten wat mensen over hebben voor een kilometer extra bereik.’ Nutsmaximalisatie Even een stukje historie. Grondlegger van de keuzetheorie is Daniel McFadden, die in de jaren zeventig een econometrisch keuzemodel ontwikkelde, gebaseerd op het idee dat mensen rationeel zijn en dus altijd zullen kiezen op basis van nutsmaximalisatie, ofwel een zo groot mogelijke behoeftebevrediging. Hij kreeg er in 2000 de Nobelprijs voor de Economie voor. Ook Caspar Chorus werkt graag met het nutsmaximalisatiemodel.

‘Nutsmaximalisatie is een prachtige beslisregel,’ vindt hij. Toch rees bij hem de vraag of het ook anders kon. ‘Het fascineerde me. Iedereen modelleerde op basis van nut en ik ben soms een beetje recalcitrant.’ Dat was tijdens zijn promotieonderzoek naar reisinformatiesystemen. De overheid wil met behulp van reisinformatie bijvoorbeeld reizigers stimuleren vaker het OV te gebruiken, of routes te nemen waardoor de files afnemen. ‘Hoe heeft reisinformatie invloed op het keuzegedrag van reizigers, was de vraag,’ vertelt Chorus. ‘Toen ik daarover nadacht kwam al vrij gauw het spijtconcept bovendrijven. Mensen gebruiken reisinformatie om onzekerheid te verkleinen, door van tevoren te kijken hoe lang een reis duurt en wat die kost en zo. Dat doen ze vaak om te voorkomen dat ze een keuze maken waar ze achteraf spijt van krijgen.’ Spijtminimalisatie dus, een bekend begrip in de psychologie, maar tot voor kort grotendeels genegeerd in de econometrie. Op basis van dat inzicht ontwikkelde Chorus zijn spijtmodel, een keuzemodel dat uitgaat van een andere beslisregel, namelijk dat mensen niet zozeer kiezen op basis van het hoogste nut, maar om spijt

‘Wie zelf altijd de auto neemt, kan het wel degelijk belangrijk vinden dat er voor andere groepen goed openbaar vervoer is’

achteraf te voorkomen. Dus gaan ze vaker voor een compromis dan voor een extreme keuze. Liever geen reisroute waarvan de reistijd gemiddeld heel kort maar ook heel onbetrouwbaar is, als er ook een route is die redelijk scoort op allebei de criteria. Een compromis is ook beter uit te leggen aan de omgeving, en uit psychologische studies blijkt dat mensen dat uitleggen heel belangrijk vinden, vooral wanneer ze lastige en belangrijke keuzes maken. Bijzonder aan het spijtmodel is volgens Chorus dat je met de dezelfde data een ander perspectief kunt krijgen. ‘Neem nu een belastingmaatregel om elektrisch rijden te stimuleren. Bekijk je dat met het nutsmodel dan komt er bijvoorbeeld uit dat we over vijf jaar 8% elektrische auto’s hebben in Nederland. Het spijtmodel zegt dan misschien met dezelfde data dat het 12% is. Dan weet je al meer dan als je alleen die ene waarde hebt,’ zegt Chorus. ‘Dat is een waardevol wetenschappelijk idee, dat je nu twee modellen hebt om naar de dezelfde materie te kijken.’ Het spijtmodel wordt inmiddels steeds populairder; het werd recent ook opgenomen in toonaangevende econometrisch softwarepakketten. ‘Het geeft wel een kick dat iemand aan de andere kant van de wereld met een druk op de knop mijn model kan gebruiken.’ Altruïsme Chorus heeft intussen de volgende uitdaging al in het vizier. De economische wetenschap rust namelijk op twee veronderstellingen. Dat mensen rationeel zijn en dat ze zelfzuchtig zijn. ‘Op basis van die twee

18

uitgangspunten kun je relatief eenvoudig een economisch systeem modelleren. Dat wisten we honderd jaar geleden al,’ vertelt hij. ‘Interessant is dat die twee pijlers gewoon zijn overgenomen door allerlei subdisciplines van de economie.’ Dat geldt ook voor de econometrie, waar de keuzemodellen deel van uitmaken. Met het spijtmodel biedt hij een alternatief voor dat rationale idee van de nutsmaximalisatie. Nu wil hij zijn focus verleggen naar het uitgangspunt dat mensen altijd egoïstische keuzes zouden maken. ‘Ik wil me toeleggen op het modelleren van altruïsme.’ Een voorbeeld. Stel, voor een nieuwe baan zou iemand anderhalf uur extra moeten reizen per dag. Dat heeft ook consequenties voor de rest van het gezin. Het klassieke keuzemodel zou dan uitgaan van een beslissing alleen op basis van de voorkeuren van de sollicitant, die bijvoorbeeld het hogere salaris tegen de extra reistijd afweegt. ‘Dat is een heel eenzijdige aanname,’ zegt Chorus. ‘Ik ken niemand die thuis komt en zegt: ik heb een nieuwe baan, schat, zoek jij het maar uit met de opvang.‘ Sterker nog, in Chorus’ vakgebied wordt zoiets voorgesteld als een machtsstrijd: als de gemaakte keuzes dichter bij de preferenties van de man liggen, dan was de man blijkbaar machtiger. ‘Zo werkt het toch niet in een relatie? Dat is die economenbril die als sinds decennia uitgaat van een rationeel, egoïstisch mensbeeld. Alsof het om twee bedrijven gaat die vechten om de markt. Door altruïsme te negeren in onze modellen, ontstaat het risico dat de voorspellingen die ze genereren de plank misslaan,’ stelt hij. Probleem is alleen nog

hoe je die onbaatzuchtige overwegingen kunt modelleren. ‘Ik weet nog niet goed hoe je dat wiskundig kunt uitdrukken. Je wilt in de keuze ook meewegen hoe die persoon de belangen van de partner ervaart, maar hoe kom je daar achter? Daar heb je waarschijnlijk ook andere data voor nodig.’ Kostenbatenanalyse Duidelijk is wel voor Chorus dat er behoefte is aan zo’n alternatief model. Als voorbeeld noemt hij de maatschappelijke kostenbatenanalyse (MKBA) die verplicht is voor grote infrastructurele projecten. Voor de aanleg van een nieuw openbaarvervoersysteem of een nieuwe snelweg worden de baten geschat op basis van de behaalde tijdwinst, dus hoe minder lang mensen hoeven te reizen. ‘Die baten zijn voor het OV vaak klein,’ stelt hij. ‘Er maken relatief weinig mensen gebruik van en gemiddeld genomen hebben ze ook minder te besteden, waardoor ze minder over hebben per minuut tijdswinst. Op die manier vallen de geschatte baten al gauw lager uit dan de kosten.’ Waar het volgens hem fout gaat, is dat alleen de reizigers zelf meegeteld worden. ‘Wie zelf altijd de auto neemt, kan het wel degelijk belangrijk vinden dat er voor andere groepen goed openbaar vervoer is en daar als belastingbetaler geld voor over hebben. Dat is een kwestie van hoe we willen dat de samenleving eruit ziet. Neem je die op altruïsme of maatschappelijk gevoel gebaseerde baten mee, dan kom je waarschijnlijk uit op veel hogere investeringen in het OV.’ Het is volgens

Chorus evident dat de kostenbatenanalyses anders moeten. ‘In mijn vakgroep zit een aantal van de beste kostenbatenanalisten van Europa en die vinden dat ook. Hoe kunnen we die analyses zodanig verbeteren dat er niet alleen rekening wordt gehouden met de mens als consument?’ De huidige MKBA-methoden zijn gebaseerd op klassieke econometrische modellen. Daarom wil Chorus een keuzemodel ontwikkelen dat rekening houdt met factoren als onbaatzuchtigheid, rechtvaardigheidsgevoel en sociale verantwoordelijkheid. Dat zou de nodige maatschappelijke consequenties hebben. ‘Het gaat om tientallen miljarden. Het grootste deel van het budget van het ministerie voor infrastructuur en milieu wordt gealloceerd op basis van kostenbatenanalyses. En die zijn nu gebaseerd op een te beperkt mensbeeld.’

Dit raakt aan de kern van wat de faculteit Techniek, Bestuur en Management doet. ‘Technologie zit niet in een vacuüm, daar zit letterlijk een wereld omheen. Een kerncentrale, nanotechnologie, infrastructuur; simpelweg alles wat we doen bij een technische universiteit heeft een sociale kant.’ stelt Chorus. Hij juicht het dan ook toe dat de TU Delft de stap richting de sociale wetenschappen durft te nemen. ‘Bij TBM denken we na over technologie in relatie tot de maatschappij. Je kunt technologische ontwikkelingen versnellen – of vertragen of stopzetten als dat nodig is – als je beter begrip hebt van die sociale context.’ Geen bestuurskunde om de bestuurskunde dus, maar een combinatie van maatschappelijke inzichten met een gedegen kennis van domeinen als energie, water, ICT, of in het geval van

Chorus mobiliteit. ‘We werken heel nauw samen met de wetenschappers bij de andere faculteiten, waar veel technologische en infrastructurele expertise is te vinden. Onze bijdrage is dat we daarbovenop bijvoorbeeld weten: een nieuwe snelweg heeft effect op mobiliteitspatronen, op milieuvervuiling, op de bereikbaarheid van regio’s. Met behulp van kwantitatieve modellen, zoals keuzemodellen, kunnen we die effecten inzichtelijk maken.’ Het is een boodschap die volgens hem gehoord wordt in de kringen waar het ertoe doet, bij overheden en publieke instellingen. En een vakgebied waar hij zich heel erg in thuis voelt. ‘Ik houd ervan om dit soort onderzoek juist bij een technische universiteit te doen, ook al omdat veel anderen dat niet doen, dat maakt het waardevol en uniek.’

Big data, grote vraagstukken Big data lijkt de droom van iedere econometrist, of niet? ‘Vaak zijn datasets zo groot dat je al gauw significante correlaties vindt,’ stelt professor Caspar Chorus. Maar een correlatie is, zoals elke wetenschapper weet, geen oorzakelijke relatie. Mooi voorbeeld is Google Flu Trends, dat via zoekopdrachten naar griepsymptomen en –medicatie de verspreiding van het griepvirus wilde volgen. Dat lukte een paar winters goed en toen opeens niet meer. Daar zit ook precies het probleem van big data, volgens Chorus. ‘Er zit vaak zo weinig theorie onder, dat je flink de mist in kunt

19

gaan. Volgens mij komen de grote inzichten pas als je van tevoren nadenkt over wat je kunt verwachten.’ Chorus wil big data en de theorie van keuzemodellen dichter bij elkaar brengen. ‘Maar hoe je met modellen iets zinnigs uit big data kunt halen, is niet alleen een econometrische vraag, maar ook een ethisch vraagstuk. Je kunt bijvoorbeeld mensen dingen laat kopen die ze niet willen hebben, omdat je weet dat ze op dat moment gevoelig zijn voor een bepaalde verleiding. In hoeverre willen we ons laten manipuleren?’ Dat is precies het soort onderwerp dat bij

de faculteit TBM thuishoort. ‘Wij hebben een groep die zich bezighoudt met de filosofische en ethische aspecten van nieuwe technologie. De combinatie met econometrie vind ik prachtige wetenschap. Dat je niet alleen nadenkt over wat je econometrisch kunt, maar ook wat we willen toelaten met zijn allen. Dat is onze faculteit ten voeten uit, dat we bij een nieuwe technologische ontwikkeling als big data eerst pas op de plaats maken, omdat we zelf aan het stuur willen blijven.’ .

Josien Kruizinga en Tim Jonathan

Trouw aan het concept Tijdens de Solar Decathlon 2014, de Olympische Spelen van de duurzame bouw, gooide het studententeam van Prêt-à-Loger hoge ogen in Versailles met hun concept voor het energieneutraal maken van bestaande woningbouw. Designmanager Josien Kruizinga en constructiemanager Tim Jonathan zijn trots op die prestatie, maar zien het concept ook graag in de praktijk toegepast: ‘Het is tijd om van bereidheid over te gaan tot actie.’

Midden op de Delftse campus staat een typisch Hollandse doorzonwoning, compleet met fietsen voor de deur en een zandbakje in de tuin. Binnen in de open keuken loopt de koffie door en ziet het interieur er gezellig en doorleefd uit. Toch woont er niemand; sterker nog: het huis staat al op zijn derde locatie in een jaar tijd. Mysterieus? Nee, het is de Delftse inzending van de Solar Decathlon 2014, een mondiale competitie waar studententeams strijden om de beste zelfontworpen energieneutrale woning. Het huis, of paviljoen in competitietermen, is een nagebouwd rijtjeshuis. Vanaf de nok van het dak loopt een extra bouwschil die tegelijkertijd de woonruimte vergroot, isoleert en energie levert via de geïntegreerde zonnepanelen. Het oorspronkelijke idee hiervoor kwam van een groepje van vijf Bouwkundestudenten onder begeleiding van hoogleraar Duurzaam Bouwen Andy van den Dobbelsteen. Josien Kruizinga en Tim Jonathan waren twee jaar geleden al in een vroeg stadium bij het project betrokken. Het team groeide in die tijd uit van vijf naar 55 studenten van onder meer de opleidingen Bouwkunde, Elektrotechniek, Civiele Techniek, Industrieel Ontwerpen en Sustainable Energy Technology. ‘Op een gegeven moment hadden we zoveel naamsbekendheid dat iedereen het een eer ging vinden om mee te mogen doen,’ aldus Josien Kruizinga. Waar komt die naam eigenlijk vandaan? ‘Prêt-àLoger betekent ‘klaar om te wonen’, want

20

bewoners kunnen in hun huis blijven tijdens de renovatie,’ legt ze uit. Klaar om te wonen Voor het project echter ‘klaar om te wonen’ was, moest er nog heel wat werk verricht worden. Behalve een volledig ontwerp en voldoende studenten om te helpen bouwen, waren er vooral ook sponsors nodig. ‘Dat was in het begin wel even moeilijk. Als je als student bij bedrijven langsgaat, is er toch een beetje gebrek aan vertrouwen,’ vertelt Tim Jonathan. ’Als er dan eenmaal een paar hebben toegezegd, wordt dat makkelijker.’ De naam van Andy van den Dobbelsteen opende gelukkig wel wat deuren. ‘Andy heeft echt intensief geholpen,’ zegt Kruizinga. Ook was ze veel met Jonathan onderweg. ‘Met zijn tweeën hebben we in Tim’s auto half Nederland afgecrosst om presentaties te houden.’ Parallel aan de sponsoring liep het ontwerptraject. Dat ging niet altijd van een leien dakje. ‘De zonnepanelenspecialist was bij zijn berekeningen uitgegaan van de allerbeste panelen, vertelt Kruizinga. ‘Maar bij zo’n renovatie heb je nog minstens tien andere aspecten waar je dan rekening mee moet houden, dus moet je voortdurend overleggen en afstemmen. Dat is voor iedereen heel leerzaam geweest. Een ingenieur wil optimaliseren en dus de beste technologie kiezen, maar de beste zonnepanelen zijn niet per se de beste in de context van het ontwerp.’ Dat moest

uiteindelijk wel allemaal bij elkaar komen. ‘Je moet tot aan de wasmachine toe weten wat je nodig hebt voor de sponsoring.’ Deadline In februari 2014 kwamen ook de sponsorings- en ontwerptrajecten bij elkaar. ‘We zijn met de sponsoren en het hele team om de tafel gaan zitten om het ontwerp door te nemen. Belangrijk was te weten wat de sponsoren voor producten hadden en hoe dat allemaal met elkaar zou kunnen werken,’ vertelt Jonathan. Daarna moest die informatie verwerkt worden tot bouwtekeningen. Daarvoor was een strakke deadline, want eind maart zou de eigenlijke bouw starten. ‘In die weken in februari en maart zijn we echt een team geworden,’ zegt Kruizinga. Prêt-à-Loger had inmiddels ruimte gekregen in de D:Dream Hall, de officiële werkplaats waar de ‘dreamteams’ van de TU Delft zich voorbereiden op wedstrijden. Daar werden hele weekenden doorgewerkt, waarbij het er af en toe luidruchtig aan toe ging. ‘We hadden een heel internationaal team. Onze engineers kwamen bijvoorbeeld allemaal uit Griekenland; die zijn nogal expressief, met veel stemverheffing en passie,’ aldus Kruizinga. ‘Dan vroegen andere studententeams in de hal de volgende dag waar we ruzie over gehad hadden.’ Al was er van ruzie geen sprake, Kruizinga moest op andere momenten wel optreden. ‘Het is vreselijk frustrerend als je op zaterdag vroeg

21

je bed uitkomt en je moet een uur wachten omdat je collega’s uit bijvoorbeeld India een ander tijdsbesef hebben. Dan belde ik ze maar op en hield een vervelende preek.’ Bouwoefening In maart trokken de studenten naar het oosten des lands, waar een van de hoofdsponsoren een fabriek heeft. ‘Daar maken ze de houtskeletbouw gevelelementen waarmee we het originele huis nagebouwd hebben,’ zegt Jonathan. Op een terrein in Almelo verrees het Prêt-àLogerhuis voor de eerste keer. Gebouwd met behulp van studenten, want dat was goeie oefening voor Versailles, waar ze het binnen tien dagen zelf moesten kunnen opbouwen. ‘Die tien dagen was inclusief het hele huis. Als je een bestaande woning renoveert, zou je het in drie dagen kunnen doen,’ benadrukt hij. ‘Dan zitten alle bekabeling en sensoren en zo al in de prefab panelen ingebouwd.’ Na de feestelijke opening in mei moest alles

razendsnel afgebroken en op transport naar Frankrijk, in een kolonne van acht open trailers en drie gesloten vrachtwagens. Eenmaal op het wedstrijdterrein in Versailles viel Prêt-à-Loger wel op: tussen negentien architectonische hoogstandjes gevuld met designmeubelen stond één rijtjeshuis vol spulletjes van Marktplaats. Dat leverde opvallend veel positieve commentaren op. ‘Veel bezoekers wonen ook in zo’n soort huis en konden zich er goed mee associëren,’ aldus Kruizinga. ‘We hadden bovendien de hele tuin meegenomen, dus was er ook een hele explosie van bloemen en vlinders, terwijl de rest alleen wat grind had.’ Vreemde eend De wedstrijdperiode zelf was flink hectisch. Niet alleen waren er tweeëneenhalve week lang allerlei jurybezoeken, maar er moesten ook dagelijks bezoekers worden rondgeleid. ‘Je had verder een heel programma over hoeveel wasjes je moest draaien, hoe vaak

je moest douchen, water koken en de oven gebruiken; het moest echt functioneren als een huis. Dat ging dwars door de publieke tours heen,’ vertelt Kruizinga. Ook waren de eisen niet altijd even realistisch, vinden ze. ‘De temperatuur in de woning moest constant 26 graden zijn, terwijl het buiten koel en bewolkt was,’ verzucht Jonathan. ‘Dus moesten we gaan stoken. Zo zagen we wel meteen de kwaliteit van de kasconstructie.’ Toch namen ze als vreemde eend in de bijt een bewust risico in de competitie. ‘We wilden trouw blijven aan ons concept, daarom hebben we concessies gedaan aan de wedstrijdelementen, terwijl we wisten dat we daar punten op zouden verliezen,’ zegt Kruizinga. ‘We hebben bijvoorbeeld de oriëntatie van de originele woning gekopieerd,’ licht Jonathan toe. ‘In Versailles stonden al die nieuwe woningen netjes naar het Zuiden, voor optimale opbrengst van de zonnepanelen. Wij stonden schuin naar het

Tweede huid voor je rijtjeshuis Het Prêt-à-Logerhuis is een kopie van een typische doorzonwoning in Honselersdijk. De renovatie bestaat uit een kasconstructie die als een tweede, beschermende huid om de muren en het dak van het huis komt. Aan de zonkant van het huis vormt de glazen pui een serre of wintertuin, die in de zomer helemaal open kan om de tuin weer op volledige grootte te brengen. Zo creëer je

22

ruimte waar en wanneer je die hebben wilt: ’s winters in huis, ’s zomers buiten. In het glas van de constructie zitten speciale, doorzichtige zonnepanelen verwerkt. Een geïntegreerd systeem onttrekt warmte aan de zonnepanelen en daarmee wordt het kraanwater verwarmd. Saillant detail: door het op die manier koelen van de zonnepanelen, worden deze nog efficiënter.

In de kruipruimte wordt gebruik gemaakt van zogenaamd phase-changing material, dat afhankelijk van de temperatuur koele of warme lucht door het huis kan verspreiden. Een groen dak is optioneel.

‘Nu wordt er vaak alleen gekeken naar de energiebesparing, dan is de terugverdientijd 30 jaar. Van een hogere woonkwaliteit heb je meteen na de renovatie al profijt.’ Zuidoosten want de werkelijkheid is nooit optimaal. Wij zijn altijd heel eerlijk gebleven.’ Concessies of niet, Prêt-à-Loger had nog bijna gewonnen ook. ‘Het scheelde minder dan drie punten op een totaal van 1000. Dat betekent dat we misschien een keer de vaatwasser niet goed gedraaid hebben of zo,’ verzucht Kruizinga. Het werd een prachtige derde plaats in het eindklassement. Het huis viel bovendien op allerlei onderdelen in de prijzen: een eerste prijs voor Duurzaamheid en voor Communicatie & Sociaal bewustzijn en een tweede prijs voor Energie-efficiëntie en voor Bouwmanagement, Gezondheid en Veiligheid. ‘Van tevoren hadden we nooit gedacht dat we zo ver zouden komen,’ zegt Jonathan. Een paar dagen na de prijsuitreiking ging het alweer richting Delft, waar het huis opnieuw werd opgebouwd. Pilotproject Op zijn huidige plek op de campus blijft het huis in ieder geval twee jaar staan en kan gebruikt worden voor onder meer rondleidingen en afstudeerprojecten. Maar het uiteindelijk doel gaat verder. Jonathan: ‘We hebben altijd als uitgangspunt gehad dat het haalbaar moest zijn in de praktijk; de competitie was een opstap. Als het aan ons ligt passen we het binnen een jaar toe in een pilotproject.’ De techniek is geen probleem, dat hebben ze laten zien. Maar er is meer nodig dan dat. ‘Ons concept vraagt aanpassingen in de hele keten: de bouwsector, maar ook de gemeente, vanwege bouwvergunningen en

23

bestemmingsplannen,’ legt Kruizinga uit. ‘Je moet ook in overleg met energieleveranciers, want je gaat in de zomer energie leveren en in de winter terugvragen.’ Langetermijnwinst Ook de financiering is een issue. Investeringskosten kunnen weggestreept worden tegen het wegvallen van de energiekosten, maar door zo’n renovatie stijgt wel de waarde van de woning, dus ook de OZB. Voor huurwoningen zal de huur dan weer stijgen en kan de bewoner buiten de huursubsidie vallen. ‘Dat zijn conflicterende zaken, terwijl je mensen juist moet stimuleren om dit te willen doen,’ stelt Kruizinga. ‘Het is een kwestie van mindset. We moeten aan de langetermijnwinst denken, aan de overgang naar een duurzame maatschappij.’ De bereidheid is er. Dat merkt ze tijdens de vele workshops die ze geeft voor bewoners, bedrijven en overheden. ‘Iedereen is enthousiast; nu moeten we die bereidheid omzetten in actie.’ Die bereidheid bleek ook uit het feit dat het team het Ministerie van Binnenlandse zaken binnenhaalde als een van de hoofdsponsors. Eigenlijk is de steun van het ministerie heel logisch. Prêt-à-Loger biedt namelijk een oplossing voor een van de grootste uitdagingen waar Nederland voor staat: het verduurzamen van de bestaande woningvoorraad. In Nederland staan vier miljoen rijtjeswoningen. Een groot deel daarvan stamt uit de jaren vijftig en zestig, in een tijdperk dat isolatie nog geen thema was. ‘Na de ontdekking van de gasbel

in Slochteren hoefden we ook niets te isoleren,’ stelt Jonathan. ‘Maar dat geeft nu problemen met vocht, tocht, energieverbruik en ook gezondheid. Bovendien gaat het om zoveel woningen dat sloop en nieuwbouw niet haalbaar is. Die typisch Nederlandse woningen zou je ook moeten bewaren, vinden wij.’ Woonkwaliteit Want voor de studenten van Prêt-à-Loger draait het niet alleen om duurzaamheid, maar om wonen. ‘Die rijtjeshuizen zijn niet alleen slecht geïsoleerd, maar vaak ook een beetje aan de kleine kant, dus hebben we een concept bedacht dat alle problemen tegelijk oplost,’ aldus Jonathan. Kruizinga: ‘We maken duurzaamheid aantrekkelijk door het te combineren met woonkwaliteit. Nu wordt er vaak alleen gekeken naar de energiebesparing, dan is de terugverdientijd 30 jaar. Van een hogere woonkwaliteit heb je meteen na de renovatie al profijt.’ Tegelijkertijd kan het concept Nederland wel degelijk helpen om de energiedoelstellingen te halen. ‘Maar in de eerste plaats hebben we gekeken hoe we iets moois konden maken dat mensen willen hebben,’ benadrukt Jonathan. ‘Daarbij gaat het over wonen, ruimte en comfort, niet alleen de energierekening.’

24

Jenny Dankelman

Van sleutelgat naar speldenprik Professor Jenny Dankelman is hoogleraar Minimaal-Invasieve Chirurgie en Interventietechnieken bij de faculteit Werktuigbouwkunde, Maritieme Techniek en Technische Materiaalwetenschappen (3mE). In mei 2014 was zij een van elf hoogleraren die een aanstelling kregen als Medical Delta-hoogleraar, een dubbelaanstelling bij de Technische Universiteit Delft, de Universiteit Leiden en/of de Erasmus Universiteit Rotterdam. De dubbelbenoemingen slaan een brug tussen de medische wereld en de wereld van de technologie. ‘Die combinatie heeft veel meerwaarde,’ aldus professor Dankelman.

Het was een unieke ceremonie in de Aula op 12 juni: elf pasbenoemde Medical Deltahoogleraren hielden een marathonoratie voor een publiek van honderden wetenschappers, medici, ondernemers en andere belangstellenden. Gezamenlijk brachten de elf een overzicht van de laatste ontwikkelingen in de medische technologie, uiteenlopend van 3D-prints van het menselijk lichaam als oefenmateriaal voor chirurgen tot aan protonentherapie om tumoren gerichter te bestralen. Binnen het Medical Delta-consortium werken Zuid-Hollandse universiteiten, medische centra, bedrijven en overheden samen aan vernieuwing van de zorg. Professor Jenny Dankelman is al dertig jaar verbonden aan de TU Delft; ze is nu dus ook hoogleraar bij het Leids Universitair Medisch Centrum. Dat had evengoed het Erasmus Medisch Centrum kunnen zijn, benadrukt ze: ‘We werken ook veel samen met het Erasmus, net als met het Reinier de Graaf Gasthuis en het AMC Amsterdam, maar momenteel is er meer contact tussen mijn groep en Leiden.’ Het is de onderlinge samenwerking waar het om draait, want die is voor de ontwikkeling van de biomedische

25

technologie onontbeerlijk. ‘Je kunt niet zomaar een nieuwe technologie ontwikkelen en dan kijken of het past. De behoeften van de clinici moeten het uitgangspunt zijn.’ Operatiekamer Wat die behoeften zijn, daar kom je het beste achter in de operatiekamer zelf, een plek waar Dankelman en haar collega’s dan ook regelmatig te vinden zijn. ‘We doen veel observatiestudies als basis van ons onderzoek. Dan kun je kritisch kijken wat er gebeurt en wat je daaraan zou kunnen verbeteren. Die observaties zijn vervolgens een goeie basis voor gesprekken met artsen. Want wat wij als een probleem zien, is niet altijd wat zij als probleem ervaren,’ aldus Dankelman. Dankelman’s loopbaan in de medische technologie begon ook in de operatiekamer. Na haar studie wiskunde in Groningen, waar ze zich specialiseerde in de meeten regeltechniek, promoveerde ze aan de TU Delft op onderzoek naar de doorbloeding van de hartspier. ‘Ik had meet- en regeltechnische modellen gemaakt waarmee ik mooie voorspellingen kon doen,’ vertelt ze, ‘Maar die moest ik toch ook in de

praktijk testen, kreeg ik te horen. Dat heb ik toen bij het AMC gedaan met behulp van proefdieren. Daarvoor heb ik geleerd zelf operaties uit te voeren, een ervaring die nu goed van pas komt in de samenwerking met chirurgen.’ Instrumentarium Die samenwerking met chirurgen gaat terug tot de jaren negentig. Want al speelt technologie al heel lang een rol in de geneeskunde – denk aan microscoop, stethoscoop of röntgenapparaat – de chirurg deed heel lang alles met traditionele instrumenten als tang, schaar, naald en draad. De komst van de minimaalinvasieve chirurgie, ook bekend als sleutelgatoperaties, betekende een revolutie in de operatiekamer. Professor Jenny Dankelman en haar collega’s maakte die van dicht bij mee. ‘Toen de minimaalinvasieve technieken hun intrede deden, waren wij een van de eerste technische onderzoeksgroepen die zijn gaan kijken hoe we daaraan konden bijdragen,’ zegt Dankelman. ‘Dat wij als ingenieurs in de operatiekamer werkten, was in die tijd wel bijzonder. ‘ Wat begon op het

‘Je kunt niet zomaar een nieuwe technologie ontwikkelen en dan kijken of het past. De behoeften van de clinici moeten het uitgangspunt zijn’ DORA Ook de operatiekamer zelf is onderwerp van onderzoek geworden. ‘We zagen dat er door de komst van al die technologie ook steeds meer checklists bijkwamen, waardoor die hun doel voorbij dreigden te schieten,’ vertelt Dankelman. Dat was de inspiratie voor DORA, de Digital Operating Room Assistant. ‘Daarmee willen we de processen in de OK beter laten verlopen, met de nadruk op de apparatuur. We proberen de checklists te vervangen door technologie, zodat het automatisch gaat. Is alle apparatuur aanwezig, is die onderhouden, zijn er problemen geweest die niet opgelost zijn? Daar kun je met een simpele oplossing soms al een stap in maken, zodat je dat niet handmatig hoeft te controleren. Dat geeft rust.’

26

gebied van de instrumentontwikkeling, is inmiddels uitgegroeid tot een omvangrijk onderzoeksveld. ‘Naast instrumentontwikkeling onderzoeken we de menselijke aansturing van die instrumenten, dus de mens-machine-interactie. Ook kijken we naar de patiënt. Hoe kunnen we met onze instrumenten weefsels karakteriseren, en kunnen we dat weefsel dan misschien meteen behandelen op een minimaal invasieve manier?’ Waterstraalsnijden Een mogelijke nieuwe methode voor weefselbehandeling is het gebruik van waterstraalsnijden om gaatjes in bot te maken. Kraakbeenbeschadiging wordt soms behandeld door kleine gaatjes in het bot te maken; dit kan het bot aanzetten tot het vormen van nieuw kraakbeen. ‘Met waterstraalsnijden kun je hele dunne, flexibele slangetjes gebruiken, dus ook in een smalle gekromde gewrichtsspleet boren,’ legt Dankelman uit. ‘Het is een techniek die grote impact zou kunnen hebben, want er zijn heel veel mensen met gewrichts- en kraakbeenproblemen.’ Flexibele, stuurbare instrumenten moeten soms op de plaats van de ingreep juist weer stijf zijn. Voor meniscusprocedures is een nieuw instrument ontwikkeld dat stuurbaar, maar tegelijkertijd ook heel stijf is, zodat bot geknipt kan worden. Ook wordt gewerkt aan stuurbare naalden en katheters voor ingrepen tijdens MRI-scans. Dat is nog niet zo eenvoudig. ‘Dun, stijf, stuurbaar en ook nog eens MRI-compatible, dat zijn geen logische eigenschappen om te combineren in één instrument,’ zegt Dankelman. Een trend die Dankelman ziet is dat instrumenten steeds dunner worden. Zo worden chirurgische interventies

steeds vaker uitgevoerd door katheters en naalden. Als katheters en naalden straks de endoscopische instrumenten vervangen, kunnen ingrepen via nog kleinere incisies plaatsvinden. Van sleutelgat naar speldenprik dus. Oefening baart kunst Clinici moeten wel met al die nieuwe instrumenten leren omgaan. Trainen op de patiënt is geen optie, vandaar dat het ontwikkelen van trainingssystemen hoog op de agenda staat. Goed voorbeeld is het simulatieprogramma Simendo – kort voor SIMulator for ENDOscopy – een ‘serious game’ waarmee artsen de basisvaardigheden kunnen leren van het opereren met de endoscoop, zoals oog-handcoördinatie en het inschatten van diepte op een tweedimensionale cameraprojectie. Recent is ook ForceSense op de markt gebracht, een oefensysteem dat feedback geeft op de krachten die de arts op het weefsel uitoefent. Dat voel je namelijk slecht als je via de endoscopische techniek opereert, waardoor het risico van weefselbeschadiging ontstaat. ‘Chirurgie is heel complex. Je kunt alleen vaardigheden in zo’n systeem verwerken, die buiten de operatiekamer te trainen zijn, zoals psychomotorische vaardigheden,’ zegt Dankelman. Daarom is het ook van belang te weten wanneer iemand klaar is voor de volgende stap, het opereren op proefdieren of onder begeleiding in de OK. Daarom hebben trainingssimulaties een scoringssysteem, een beetje zoals computerspellen. Dat is nog niet zo eenvoudig in te richten. ‘Wat is nu precies de essentiële vaardigheid en hoe kun je dat objectief beoordelen? Dat zoeken we uit in nauwe samenwerking met de artsen

en artsen-in-opleiding. Je kunt bijvoorbeeld kijken hoe vloeiend iemand een beweging kan laten verlopen, of hoe vaak hij of zij een fout maakt door iets te laten vallen of iets aan te raken dat je niet aan mag raken.’ Zintuigen Minimaal-invasieve technieken zijn minder ingrijpend voor de patiënt, waardoor bijvoorbeeld patiënten die te ziek zijn voor een reguliere operatie wel behandeld kunnen worden. Bovendien zijn de risico’s op infecties kleiner. En de ontwikkeling gaat steeds verder. ‘Het is een jong vakgebied; we kunnen nog flink wat stappen maken,’ aldus Dankelman. ‘We willen straks overal in het lichaam kunnen komen. Dan moeten we wel met onze instrumenten kunnen bepalen met wat voor type weefsel we te maken hebben, is het bijvoorbeeld een tumor of niet.’ Daarom richt het onderzoek zich nu ook op weefseltypering. ‘Dat kun je doen met behulp van optische of akoestische sensoren, die door onderzoeksgroepen worden ontwikkeld waar we mee samenwerken. Maar misschien heeft

het weefsel ook wel bepaalde elastische eigenschappen of oppervlakteeigenschapen die je kunt voelen. We moeten de zintuigen van de chirurg als het ware op de tip van het instrument zien te krijgen.’ Wat goed is voor de patiënt is ook nog eens goedkoper, want het aantal ligdagen en andere kostenposten rondom langdurige opnames dalen flink. Wel gaan de kosten voor de baten uit. ‘De ontwikkeling van de instrumenten is een kostbare zaak, maar je moet het geloof hebben dat het op lange termijn goedkoper wordt,’ zegt Dankelman. Dat geloof is er. Zo gaf technologiestichting STW in 2012 groen licht voor het onderzoeksprogramma ‘Instruments for minimally invasive techniques’ (iMIT),waarmee in totaal 7,5 miljoen euro gemoeid is. Met Dankelman als programmaleider gaan kennisinstellingen en bedrijven samen werken aan multifunctionele, interactieve instrumenten. ‘We beogen stuurbare naalden en beweeglijke katheters te ontwikkelen, waarmee we patiënten straks kunnen behandelen met één instrument.

Daarbij willen we zowel de diagnose als de behandeling via datzelfde instrument kunnen uitvoeren, dus in één behandeling. Dat is een leuke uitdaging.’

vrouwelijke wetenschappers van de TU Delft, waar ze van 2008 tot 2010 voorzitter van was. ‘Belangrijk is dat vrouwen een eerlijke kans krijgen. Als er vrouwen zijn die net zo goed zijn als mannen, maar het niet aandurven of toch moeite hebben met de mannelijke cultuur, dan is dat slecht voor de TU Delft. Je kunt vrouwen er wel op voorbereiden dat het een mannencultuur is. Daar geven we bij DEWIS trainingen voor.’ Met de instelling van het Delft Technology Fellowship speciaal

voor vrouwen, probeert TU Delft sinds 2013 het aantal vrouwelijke topwetenschappers te vergroten. Een goed initiatief, volgens Dankelman, al gaat het eigenlijk nog niet snel genoeg. ‘Er zouden ook meer vrouwen in benoemingscommissies moeten zitten. En mannen moeten leren dat vrouwen zich op een andere manier uiten. Een vrouw zal bijvoorbeeld niet snel van zichzelf zeggen dat ze de beste is, terwijl ze wel dezelfde ambities heeft als een man.’

Mobiele operatiekamer Dankelman ziet nog een grote uitdaging voor de toekomst: het beschikbaar maken van minimaal-invasieve technieken voor landen en op plekken waar zorg veel minder bereikbaar is. ‘Dat zou allerlei problemen op kunnen lossen; de risico’s op infectie zijn bijvoorbeeld veel kleiner.’ Misschien zou een operatieruimte in de toekomst zelfs niet meer steriel hoeven zijn. ‘Als je een soort ballon om de apparatuur aanbrengt, hoef je alleen de plek rondom de incisie steriel te houden.’ Dat zou operaties mogelijk maken buiten ziekenhuizen, of zelfs in de open lucht, geschikt voor inzet in rampgebieden of in ontwikkelingslanden. ‘Kunnen we iets maken dat simpel en robuust en betaalbaar is voor die omgeving? Ik denk aan een soort mobiele operatiekamer. Dat is iets dat ik helemaal van de grond af ga beginnen.’

Delft Women in Science Professor Jenny Dankelman was dertig jaar geleden de eerste vrouwelijke wetenschappelijk medewerker bij de faculteit 3mE. ‘Ik vond het lastig om mijn plek te vinden in die mannenwereld,’ vertelt ze. ‘Dat ging over toen ik me verdiepte in het verschil tussen mannelijk en vrouwelijk gedrag. Als je mannen beter snapt, ga je ze ook anders beoordelen; dan kun je zeggen: ze bedoelen het niet zo.’ Dankelman was in 2006 nauw betrokken bij de oprichting van Delft Women in Science, het netwerk voor

27

Ernst ten Heuvelhof

De wereld wijzer maken Professor Ernst ten Heuvelhof is hoogleraar Bestuurskunde aan de Faculteit Techniek, Bestuur en Management (TBM), waar hij ook directeur Onderwijs is. In 2014 werd hij benoemd tot Director of Open and Online Education van de nieuw opgerichte TU Delft Extension School. Met het bundelen van al het open en online onderwijs wil de TU Delft studenten uit de hele wereld bereiken en tegelijkertijd het campusonderwijs verbeteren. ‘We staan nog maar aan het begin van de ontwikkeling,’ zegt hij.

Ik ben afgestudeerd… als planoloog en jurist en heb altijd interesse gehad voor technische vraagstukken. Voor ik naar Delft kwam, was ik verbonden aan een stedenbouwkundig adviesbureau, waar ik samenwerkte met ingenieurs. Mijn inbreng was vooral juridisch en zakelijk, aspecten die ik terugvond in het profiel van de beoogde faculteit Technische Bestuurskunde, tegenwoordig TBM. Ik ben een TBM’er van het eerste uur; toen ik kwam in 1992 paste de hele faculteit in een paar kamertjes in het gebouw van de faculteit Civiele Techniek. Ik houd me hier bezig met projecten in de energie-, ruimte- en watersector. Dat zijn typische Delftse projecten waar een duidelijke bestuurlijke kant aan zit. Bij vraagstukken in de stedenbouw en de ruimtelijke ordening komen altijd meteen bestuurders en besluitvorming kijken; dan ben ik in mijn element. Onderwijs moet beter… over de hele linie, niet alleen bij universiteiten en niet alleen in Nederland. De Extension School kan hieraan bijdragen, want het gemiddelde kennisniveau in de wereld gaat erdoor omhoog. Ik denk ook dat we ons campusonderwijs ermee kunnen verbeteren. Dan heb je het over ‘blended learning’, dus een mix van contacturen en online onderwijs. Het lijkt mij voor studenten een aantrekkelijke manier van leren. Het aantal contacturen neemt wel af, maar dan vooral

28

bij de grote hoorcolleges. Die stonden didactisch toch al onder druk, want er is al zo vaak aangetoond dat daar zo weinig geleerd wordt. Online onderwijs… hadden we al jaren via Collegerama en Open Course Ware en recenter via de Massive Open Online Courses of MOOC’s. Die portefeuille wordt nu heel erg uitgebreid, bijvoorbeeld met in-companytrainingen en online masterprogramma’s. Voor bedrijven met vestigingen over de hele wereld is het bijzonder handig als ze hun medewerkers bedrijfstrainingen online kunnen laten volgen. Nieuwe loot aan de tak zijn ook de online cursussen voor professionals. Die zijn niet gratis, maar deelnemers kunnen er wel Continuing Education Units voor krijgen. Zulke CE-punten zijn voor sommige internationale beroepsgroepen verplicht, net als in Nederland de Permanente Educatiepunten voor accountants. Vroeger… wist je niet beter. Collegerama was in het begin ook gewoon een college van twee keer drie kwartier. Dan stond een docent als een zoutpilaar voor de klas, want je mocht niet bewegen vanwege die camera. Nu maken we filmpjes van een paar minuten en studenten reageren daarop. Als ze een paar minuten bij de bushalte staan, dan pakken ze hun telefoon en kijken ze even die videoclip.

Dat past in hun ritme. Daarna zijn ze weer afgeleid, want hun aandachtsspanne is maar kort, maar aan dat college van anderhalf uur waren ze misschien helemaal niet begonnen. Het maken van zulke filmpjes is nog niet zo eenvoudig. De tekst wordt helemaal uitgeschreven en studenten zien die tekst meelopen. Dat is toch anders dan college geven, waarin je veel losser bent. Het kost een hoop tijd om te maken, maar als het goed is kun je dat filmpje in de jaren daarna wel heel vaak gebruiken. Toch is dat lastiger dan je denkt; het materiaal kan ook snel verouderen. Bij de faculteit TBM… is de bachelor geblend en dat is echt mooi onderwijs geworden met een enorme variëteit aan onderwijsvormen. Traditionele hoor- en werkcolleges, maar ook allerlei online tools. Aan het begin van de bachelor laten we studenten bijvoorbeeld online quizjes doen. Dan krijgen ze 30 multiplechoicevragen en aan de hand van welke vragen ze fout hebben, kunnen we zien of er iets ontbreekt in hun voorkennis. Mis je bijvoorbeeld vragen over steekproeftrekking, dan word je verwezen naar een MOOC die je daarover kunt volgen om je hiaat weg te werken. Die ontwikkeling gaat nog steeds door; we staan nog maar aan het begin.

29

De behoefte… aan technisch onderwijs groeit zo sterk in de wereld, dat je de komende tien jaar zes technische universiteiten per week zou moeten openen, hoor je wel eens. ‘Teaching the world’ is dus een belangrijk argument voor open en online onderwijs. Ik vind het zelf erg inspirerend om de wereld wijzer te maken. En het bereik dat we hebben met online onderwijs is zo verschrikkelijk groot. Je kunt alleen niet alles online doen; studenten moeten ook praktijkopdrachten of labonderzoek doen. Voor een deel kun je dan denken aan virtual labs, of studenten kunnen een paar weken per jaar naar Delft komen, maar we kunnen ook allianties sluiten met andere universiteiten waar ze die praktijkonderdelen gaan doen. Daar zit wel een kostenplaatje aan. We proberen nu een mix te maken van gratis en betaald

onderwijs. Ik kan me voorstellen dat we straks zeggen: de content is open, maar als je officiële diploma’s wilt, dan moet je betalen. Die beslissing is nog niet genomen. Maar juist dat pionieren is zo ontzettend leuk, het nadenken over de techniek, de didactiek, de kwaliteit en de businessmodellen. Bij de MOOC… over Solar Energy zagen we dat 0,1 procent van de mensen die zich hadden ingeschreven voor de MOOC zich ook inschreven voor een studie bij TU Delft. Dat lijkt niet veel, maar het zijn er wel veertig. Nu moeten we nog uitzoeken hoeveel er van die veertig sowieso gekomen zouden zijn, maar het is wel interessant. Online activiteiten laten sporen na. Hoe vaak je een college kijkt, wanneer je wegklikt, of je een paper op tijd upload, we kunnen precies zien hoe

mensen studeren. Dat kun je weer koppelen aan onderwijs- en tentamenresultaten. Al die data kun je analyseren met behulp van bigdata-methodologie. Vervolgens kun je je opleidingen gaan verbeteren, dat is echt evidence based ontwerpen. We hebben hier een onderzoeksbudget voor; dat onderzoek doen we samen met Gert-Jan Houben van Delft Data Science. Nu wordt het onderwijs dus zelf onderwerp van onderzoek. Hoe mooi kan het zijn? Ik heb zelf… ook een MOOC gegeven, daar hadden zich 17.000 mensen voor ingeschreven. Bij Technische Bestuurskunde schrijven zich per jaar iets meer dan 200 studenten in. Met onze MOOC bereikten we dus net zoveel mensen als in 80 jaar Technische Bestuurskunde. Die MOOC was een spin-off

Extension School en edX Professoren Rob Fastenau en Ernst ten Heuvelhof zijn respectievelijk Dean en Director of Open and Online Education van de in 2014 opgerichte TU Delft Extension School. Zij zullen de komende jaren een Extension School inrichten naar het model van de Harvard Extension School, waarbinnen al het open en online onderwijs van de TU Delft gebundeld wordt aangeboden aan mensen over de hele wereld.

30

Belangrijk voor de Extension School is de samenwerking binnen het edX-platform. Sinds 2013 biedt de TU Delft Massive Open Online Courses (MOOC’s) aan via het edX-platform, een online platform voor onderwijs, waar onder andere ook MIT en Harvard sinds 2012 cursussen toegankelijk maken. Via deze MOOC’s heeft iedereen, waar ook ter wereld, gratis online toegang tot de kennis van de TU Delft. Een van de redenen dat de TU Delft voor edX kiest, is

dat het materiaal daar met een open licentie gepubliceerd kan worden, waardoor ook anderen het materiaal kunnen gebruiken. Vanaf 2015 zijn er ook ProfEd-cursussen voor mensen die hun professionele vaardigheden op peil willen houden of zich naast hun baan willen bijscholen. De eerste ProfEd-cursus van de TU Delft is ‘Economics of Cybersecurity’.

‘De man die de eerste auto bouwde gebaseerd op paard en wagen, kon absoluut niet voorzien wat er als gevolg daarvan allemaal zou gebeuren op het gebied van ruimtelijke ordening’ van Next Generation Infrastructures. Dat was een groot onderzoeksprogramma, waarbinnen we tien jaar onderzoek gedaan hebben naar netwerkgebaseerde industrieën zoals energie, transport en telecom. Het plan was om een boek te schrijven met alle hoogtepunten uit tien jaar proefschriften, maar toen realiseerden we ons dat een MOOC een veel toegankelijker manier zou zijn om iets met die onderzoeksresultaten te doen. Aan het onderzoeksprogramma hadden mensen van universiteiten uit de hele wereld meegewerkt, een aantal daarvan hebben college gegeven in de MOOC. Margot Weijnen en ik waren de ‘anchors’ van het geheel, we deden de inen uitleidingen en de samenvattingen. We waren eerder ook de wetenschappelijke directeuren van het onderzoeksprogramma. Peer review… was toen net een nieuwe functionaliteit op het edX-platform. Als je je paper uploadt, krijg je na verloop van tijd vijf reviews. In ruil daarvoor moet je zelf ook vijf papers reviewen. Een heel mooi systeem. Als je er met je pet naar gooit, krijg je het te horen in de groep, maar ook als jij als enige ergens over moppert. Zo krijg je een hele andere dynamiek. Bij Technische Bestuurskunde laten we bachelorstudenten nu ook elkaars werkstukken reviewen, in aanvulling op de reviews van docenten.

31

Hoe het onderwijs… er over tien jaar uitziet? Ik zou het niet weten. We kunnen wel kijken naar hoe technologische innovaties ontstaan. Neem de eerste auto, dat was net een paard en wagen zonder paard. Vervolgens zie je de auto ontstaan, daarna volgt de massaproductie en dan zie je dat mensen hun leven aan gaan passen aan de auto. Ze gaan wat verder van hun werk wonen en er ontstaan buitenwijken. Het hele leefpatroon verandert. Die man die de eerste auto bouwde gebaseerd op die paard en wagen, kon absoluut niet voorzien wat er als gevolg daarvan allemaal zou gebeuren op het gebied van ruimtelijke ordening. Je ziet het… bij al die industrieën die geraakt zijn door internet: de muziekindustrie, uitgeverijen, reisbureaus, enzovoort. In het begin wordt er op gereageerd: de eerste e-boeken waren slechts Pdf’s van gedrukte boeken. Daarna zie je nieuwe vormen en businessmodellen ontstaan en dan bestendigt de situatie. Neem een platform als Blendle, waar je losse artikelen uit alle kranten en tijdschriften kunt downloaden. Die ontwikkeling duurde een paar jaar en leidde tot een model dat je vooraf niet had kunnen voorzien. Dat is precies… wat er ook met online education aan de hand is. Eerst hadden we Collegerama, dat is die

paard en wagen zonder paard of die Pdf van dat boek. De MOOC’s zijn al een volgende generatie, maar je moet vooral niet denken dat dit de eindfase is. We zitten nu, zeg maar, bij stap twee. Maar pas bij stap tien, over een jaar of wat, zal het consolideren. Belangrijk is dat we meedoen en dat we bereid zijn om die volgende stappen te nemen. Dat zijn we. Dat laten we zien door vooraan te lopen bij een prestigieus platform als edX, waar we een van de ‘leading universities’ zijn. Het hoeft ook niet… bij onderwijs te blijven. Ook ons onderzoek kunnen we online zetten. Dat hebben we gedaan met onze MOOC Next Generation Infrastructures. We waren de eersten die dat deden. Veel onderzoek zit nog in ontoegankelijke journals. Wat zou dat voor de wereld kunnen betekenen? Op de MOOC over Solar Energy kwamen zulke ontroerende reacties. Een student woonde in een dorpje waar maar twee uur stroom per dag was. Met behulp van de zonnepanelen die hij heeft kunnen maken, kan zijn moeder nu de hele dag geld verdienen met haar naaimachine en kunnen zijn broertjes ’s avonds huiswerk doen bij de lamp. En de buren profiteren ook mee. Dat zou ook kunnen met waterzuivering, of epidemiebestrijding, of voeding. Als je onderzoek en onderwijs deelt kun je miljoenen mensen bereiken. Dat vind ik fantastisch.

32

Ronald Hanson

‘Quantummechanica is echt contra-intuïtief’ Professor Ronald Hanson is Antoni van Leeuwenhoekhoogleraar aan het Kavli Instituut voor Nanowetenschappen van de TU Delft. Hanson en zijn collega’s slaagden er in mei 2014 als eersten ter wereld in om informatie betrouwbaar van het ene quantumbit te verplaatsen naar het andere drie meter verderop, zonder dat de informatie door de tussenliggende ruimte reisde. Deze teleportatie is een belangrijke stap in de ontwikkeling van de quantumcomputer en het quantuminternet.

Waarom ben je quantumonderzoek gaan doen? Ik vond quantummechanica altijd al interessant, maar dan vooral als je zelf metingen kunt verrichten. Er wordt heel veel theoretisch werk gedaan en je hebt bijvoorbeeld het onderzoek in het CERN, waar duizenden mensen aan hetzelfde werken. Hier zijn we met een kleine groep, maar we zijn in staat om met onze experimenten net zo goed fascinerende quantumverschijnselen te meten als in de Large Hadron Collider. Je hebt heel veel in eigen hand en daardoor krijg je de kans om baanbrekend werk te doen. Dat maakt het heel speciaal. In zekere zin is er ook een lijn tussen mijn afstudeeronderzoek, mijn promotie en wat ik nu doe, al is het hele onderzoeksveld veranderd. Professor Hans Mooij, een pionier in de nanotechnologie, stond aan de wieg van het Delftse quantumonderzoek. Leo Kouwenhoven, die nu hoogleraar Quantum Transport is, en Cees Dekker, hoogleraar Bionanoscience, zijn onder hem groot geworden. Wat nu twee afdelingen zijn, komt uit een man voort. Loopt TU Delft voorop in het quantumonderzoek? Dat kan ik niet ontkennen. Het was voor mij een van de redenen om naar Delft te

33

komen, want Delft staat al meer dan twintig jaar aan de wereldtop van dit vakgebied. Was ik het bedrijfsleven ingegaan, dan had ik waarschijnlijk ook op de top gemikt. Voor mij is het in de wetenschap van belang dat je dingen doet die nog nooit eerder gedaan zijn. Dat proberen we hier in ons onderzoek te doen. Als we daarin de aansluiting bij de top zouden verliezen, dan zou het voor mij minder leuk worden, dus moeten we ervoor zorgen dat dat niet gebeurt. De beste mensen gaan naar de beste plekken voor onderzoek en dat versterkt elkaar. Het kan ook kwetsbaar worden. Een universiteit als Harvard kan met veel geld de beste mensen kopen; een Nederlandse universiteit zou dat nooit kunnen. In mei haalde je het wereldnieuws met het teleportatie-experiment. Hoe voelde dat? Dat was heel erg leuk. We hadden eerder al een artikel gepubliceerd waarin dit experiment werd aangekondigd, maar ditmaal werd het internationaal heel groot. Ik had onder embargo al een paar journalisten gesproken, waaronder John Markoff van de New York Times. Hij schreef een heel positief stuk dat online kwam vlak nadat het artikel in Science vrijgegeven was. Journalisten kijken blijkbaar heel erg naar de New York Times, want toen ging

het rollen. Er stonden opeens allemaal cameraploegen voor de deur, terwijl ik eigenlijk een dagje thuis was met de kinderen. Na een paar dagen is die hausse dan weer voorbij. Je krijg dan nog de achtergrondbladen, maar dat is minder hectisch. Dat experiment gaan jullie nu herhalen over grotere afstand? Daar zijn we mee bezig, ja. We hebben inmiddels een labopstelling aan de andere kant van de campus die via een glasvezelkabel in verbinding staat met ons lab hier. Er is namelijk nog geen experiment geweest dat quantumverstrengeling onomstotelijk heeft bewezen. Het zou in de experimenten hiervoor nog steeds kunnen dat er toch een signaaltje van het ene naar het andere elektron glipt. Daarom plaatsen we de proefopstellingen nu meer dan een kilometer uit elkaar, want we kunnen zo snel meten, dat de deeltjes niet met elkaar zouden kunnen communiceren, ook al bewogen ze met de snelheid van het licht. Zo’n experiment heet een loophole-free Belltest. Je hebt zelf ook wel eens gezegd dat je het niet helemaal begrijpt. Wat bedoel je daarmee? We hebben allerlei theoretische formules

‘Als we nu iets willen begrijpen op het gebied van kleine dingen, dan lopen we ertegenaan dat die zich gedragen volgens de wetten van de quantummechanica’ die voorspellen wat er gaat gebeuren en dat gebeurt vervolgens ook in de praktijk. Die formules snappen we wel. Maar vraag je dan, snap je ook gevoelsmatig wat er gebeurt? Dan houdt het op, want die hele quantummechanica is echt contra-intuïtief. Dat betekent ook dat elke metafoor die je ervoor wilt gebruiken, faalt. Wat onmogelijk lijkt is dat er hier iets verandert en dat er dan instantaan drie meter verderop ook iets gebeurt. De valkuil is dat het dan net lijkt of het ene deeltje het andere deeltje toch een berichtje stuurt, maar dat gebeurt niet. Tenminste, dat willen we met de Bell-test onomstotelijk bewijzen. Wat zijn de praktische toepassingen van jouw onderzoek? Een jaar geleden is het QuTech centre opgericht, met het doel om techniek te bouwen die gebruik maakt van quantumverschijnselen. We zijn met een aantal projecten bezig. Om te beginnen het rekenen met behulp van

quantummechanica. We denken dat we daarmee een aantal problemen kunnen oplossen, die we niet aankunnen met de computers die we nu hebben, omdat een quantumcomputer echt anders rekent. Een gewone computer rekent stap voor stap. Een quantumcomputer daarentegen kan enorme hoeveelheden berekeningen tegelijk uitvoeren en kan dus zaken berekenen waar we nu nog niet toe in staat zijn. Het tweede is een quantuminternet, waarbij we teleportatie gebruiken om informatie over lange afstanden te versturen. Dat zou dan parallel aan het gewone internet kunnen lopen. Als je bijvoorbeeld een video van Youtube downloadt, dan werkt dat prima. Maar als je zeker wilt weten dat niemand weet wat voor bericht je verstuurt, kun je het quantuminternet gebruiken. Dan is de veiligheid gegarandeerd door de wetten der natuur. Die teleportatie kun je namelijk niet onderscheppen. Dat is echt iets dat we zonder de quantummechanica niet kunnen. Op dit moment versleutelen we alles, en

hopen we dat die sleutel heel moeilijk te kraken is. Maar als je maar genoeg computerkracht hebt, blijkt dat niet zo te zijn.

verstrengeld zijn, smelten hun identiteiten samen: hun gezamenlijke toestand is exact bepaald, maar de identiteit van elk afzonderlijk is verdwenen. De verstrengelde deeltjes gedragen zich als één, ook als ze ver van elkaar verwijderd zijn. In dit geval was de afstand drie meter, maar in theorie zou het ook de andere kant van het universum kunnen zijn. Einstein geloofde niet in verstrengeling en noemde dit ‘spooky action at a distance’.

Hanson is van plan het experiment te herhalen over een afstand van 1300 meter, met chips die in verschillende gebouwen op de campus van de TU Delft staan. Dat experiment zou het eerste ter wereld kunnen worden dat voldoet aan de criteria van de loophole-free Bell test. Zo’n experiment zou het ultieme bewijs van Einstein’s ongelijk over verstrengeling kunnen leveren. De test geldt binnen de quantummechanica als Heilige Graal.

Wat heb ik straks thuis aan quantuminternet? Je wilt als burger niet dat de overheid je afluistert of dat je banktransacties niet veilig zijn. Ik denk dat we dat quantumkanaal naast het gewone internetkanaal gaan gebruiken. Pas als je gevoelige informatie gaat versturen, ga je dat over je quantumkanaal doen. Dan is het niet zo erg als het nog langzaam of duur is, omdat je geen grote hoeveelheden gaat versturen. Hoe duur het uiteindelijk wordt is moeilijk te voorspellen. Ook wanneer het er precies gaat komen. Over vijf jaar willen we een werkende verbinding hebben tussen Leiden, Den Haag en Delft. We zijn nu al aan het kijken of er glasvezelkabels liggen die we kunnen gebruiken, dus dat moet zeker lukken op die termijn.

Loop-hole free Bell test Professor Ronald Hanson en zijn collega’s zijn er in 2014 als eersten in geslaagd om informatie in een quantumbit te verplaatsen naar een ander qantumubit drie meter verderop, zonder dat de informatie door de tussenliggende ruimte reisde: teleportatie. Ze publiceerden daarover in Science. De wetenschappers maakten voor de teleportatie gebruik van een bijzonder fenomeen in de quantummechanica: verstrengeling. Als twee deeltjes

34

Foutcorrectie zou nog een probleem zijn voor de quantumcomputer? Dat is inderdaad een grote stap die we nog moeten maken voor we een werkende quantumcomputer kunnen maken. Als we dat nu zouden doen, zou die binnen de kortste keren vastlopen. De simpelste manier om aan foutcorrectie te doen is informatie te kopiëren en te vergelijken. Zo gebeurt dat althans met klassieke data. Dan is het niet zo erg als er eens een nulletje in een eentje verandert, want je hebt de informatie bijvoorbeeld drie keer. Dat kan niet in de quantummechanica; het is een basiswet dat klonen op het laagste niveau niet mogelijk is. Als ik je een elektron geeft en er niet bij zeg wat de toestand ervan is, dan kun je dat niet kopiëren. Als je gaat meten om te bepalen wat die toestand is, dan verstoor je de toestand. Wat je wel zou kunnen doen, is kijken of twee quantumbits dezelfde waarde hebben of een verschillende. Zijn ze niet hetzelfde, dan heb je een fout. Je kunt bij verstrengelde deeltjes dus informatie krijgen over een gezamenlijke eigenschap, zonder dat je weet wat de toestand van de deeltjes afzonderlijk is. Ook dat is moeilijk voorstelbaar, omdat zoiets niet kan in de ‘gewone’ wereld. Een quantumcomputer werkt met qubits, hoe maak je die? In principe kun je qubits maken van alles wat zich volgens de regels van de quantummechanica gedraagt. Is het klein genoeg en kun je het afschermen, dan is het bruikbaar. Voor de ontwikkeling van een quantumcomputer moet je wel een keer een keuze maken. Dan gaan er andere

35

dingen meespelen. Misschien is er een bedrijf dat er geld in wil steken om ze van een bepaald materiaal te maken. Er zijn nu vier of vijf varianten serieus in de race. In mijn onderzoek werk ik met individuele elektronen in diamant. Een ander voorbeeld is kleine ringetjes van supergeleidend materiaal, dat is ooit nog eens bedacht door Hans Mooij. Deze twee zijn het verst in de ‘vaste stof’-qubits, waar je straks dus ook chips van kunt maken. Veel mensen denken dat je uiteindelijk toch chips zult moeten maken, omdat het anders moeilijk wordt om met grote hoeveelheden qubits te werken. Maar er zijn ook onderzoeksgroepen die nu werken met individuele atomen. Die houden ze met laserstralen vast in een grote vacuümruimte. Zulke systemen zijn nu nog het beste in quantumrekenen, maar hoe doe je dat straks met een miljard deeltjes met elk hun eigen laserstraal? Zij hebben altijd voorgelopen, maar we zijn nu aan het inlopen; teleportatie zoals wij het deden is hen bijvoorbeeld nog niet gelukt. We zouden quantumcomputer ook kunnen inzetten bij het ontwikkelen van materialen en medicijnen. Hoe zit dat? Quantumcomputers zijn goed in bepaalde dingen. Eén daarvan is het vinden van priemfactoren van grote getallen, dat is puur wiskundig, maar dat is wel waar de veiligheid van onze huidige communicatie op gebaseerd is. Het andere is het rekenen aan moleculen. Als we nu iets willen begrijpen op het gebied van kleine dingen, dan lopen we er tegenaan dat die zich gedragen volgens de wetten van de quantummechanica. In een molecuul zitten bijvoorbeeld allerlei

dingen met elkaar verstrengeld. Voor het ontwikkelen van nieuwe materialen of medicijnen, wil je doorrekenen wat daar gebeurt op dat quantumniveau. Dat kunnen we wel voor een molecuul als methaan, van een koolstofatoom en vier waterstofatomen. Maar voor een molecuul glucose, dat met zes koolstofatomen niet eens zo veel groter is, zullen we dat waarschijnlijk nooit kunnen zonder quantumcomputer. Er zijn waarschijnlijk nog veel meer voorbeelden dan alleen medicijnen of materialen. We zijn nu blind op de quantumschaal. Met de quantumcomputer zien we opeens veel meer, omdat die als het ware begrijpt hoe de natuur op dat laagste niveau in elkaar zit. Er zijn zoveel interessante dingen die zich afspelen op nanoschaal. Daar ligt de kracht van de quantumcomputer.

Nick van de Giesen

Water voor voedsel en voor de stad Professor Nick van de Giesen bekleedt sinds 2004 de Van Kuffeler-leerstoel Waterbeheer aan de faculteit Civiele Techniek en Geowetenschappen. Zijn specialisme is de modellering van complexe waterbeheerssystemen. In 2014 kreeg hij de TU Delft Leermeesterprijs, waarmee de universiteit jaarlijks een hoogleraar eert die excelleert in onderwijs en onderzoek en bijzonder inspirerend is voor studenten en promovendi.

Water voor voedsel en water voor de stad. Dat zijn de twee wereldwijde opdrachten die professor Nick van de Giesen ziet in het waterbeheer. ‘Er trekken steeds meer mensen naar de steden: die hebben water nodig, dat is duidelijk. Maar wat weinig mensen zich realiseren is dat je voor voedselproductie ook duizend liter per kilo nodig hebt.’ Heb je het over voedsel, dan heb je het dus over water en met een groeiende wereldbevolking betekent dat een sterk groeiende behoefte. ‘De schattingen lopen uiteen, maar tegen 2050 moeten we vijftig tot honderd procent meer voedsel verbouwen dan nu. Dat is nogal wat.’ Van de Giesen is optimistisch dat het kan. ‘Ik zie het niet als een onoverkomelijk probleem, maar er moet hard aan gewerkt worden en in mijn vakgebied is dat een hoofdopgave.’ Desalniettemin staat de landbouwproductie op veel plaatsen onder druk, onder meer door verstedelijking en door inkomensgroei. ‘Al zijn de voedselprijzen nu erg hoog in vergelijking met de afgelopen tientallen jaren, in Nederland is het moeilijk om een fatsoenlijk bestaan op te bouwen als boer. Tegelijk kunnen we ons nog steeds veroorloven om te kiezen voor natuur in plaats van landbouw.’ Andere opties zijn het verhogen van de productiviteit en het uitbreiden van landbouwgebieden. ’In een land als Amerika kun je niet op dezelfde

36

hectare twee keer zoveel gaan verbouwen; de efficiëntie is al hoog.’ Van de Giesen ziet twee gebieden waar wel nog volop mogelijkheden zijn. ‘Afrika en LatijnsAmerika worden de voedselproducenten van de toekomst.’ Niet dat we daarvoor belangrijke natuurgebieden in het Congobekken of het Amazonegebied moeten vernietigen, waarschuwt hij. Die zijn te belangrijk voor de biodiversiteit. Maar de Savannezones eromheen zijn wel geschikt voor landbouw. ‘Je hebt er een redelijk klimaat, een redelijke bodem en er wonen relatief weinig mensen,’ aldus Van de Giesen. Klimaat Bij water voor voedsel denk je vooral aan irrigatie, maar dat is een verkeerd beeld volgens Van de Giesen. ‘Het meeste voedsel wordt verbouwd met regen. Met betere weersvoorspellingen kun je dan inschatten wanneer je het beste kunt zaaien of oogsten. Maar ga je wel irrigeren, dan moet je bijvoorbeeld weten waar de watervoorraden zijn en of je het oppervlaktewater veilig kunt gebruiken.’ Die kennis ontbreekt vaak nog. ‘Er gaan straks miljarden naar Afrika om de samenleving voor te bereiden op klimaatverandering. Vreemd, want we weten bijna niets over het klimaat en dus ook niet wat er gaat veranderen.’ Het

probleem zit hem in het gebrek aan data. ‘Je kunt prachtige hydrologische modellen maken, maar een model heeft alleen zin als je het voedt met data, dat wordt weleens vergeten.’ Het TAHMO-project gaat daar verandering inbrengen. TAHMO staat voor Trans-African Hydro-Meteorological Observatory, een gezamenlijk initiatief van de TU Delft en de Oregon State University. Doel is om een netwerk van 20.000 kleine hydrometeorologische stations in Sub-Saharisch Afrika te bouwen. De metingen van deze grondstations worden gecombineerd met satellietbeelden om zo een compleet beeld te krijgen van de Afrikaanse waterhuishouding. Voorwaarde is wel dat de grondstations robuust en betaalbaar zijn. Onderdeel van de weerstations is daarom de Disdro, een akoestische regenmeter die maar een fractie kost van de prijs van een commerciële regenmeter. Het geheim zit hem in het gebruik van een goedkope piëzo-elektrische sensor, zoals je ze ook in muzikale wenskaarten vindt. Dat idee kwam vijf jaar geleden van een student, maar de weg van idee naar product is nog een lange. ‘Zo’n ‘proof of concept’ is pas tien procent van het werk, werd er tegen ons gezegd. Waarschijnlijk was dat nog te optimistisch,’ verzucht Van de Giesen. ‘Er moeten elektronische circuitjes in; China

37

is het goedkoopste land om die te laten produceren, maar dan heb je geen garantie over de kwaliteit. In Nederland heb je dat wel, maar dan wordt het weer te duur. Heb je eenmaal een leverancier, dan moet je iedere keer weer testen of het goed is wat ze doen en vaak zit daar maanden tussen. Hoe ga je dat voor alle onderdelen doen? Binnen de TU Delft doen we veel onderzoek naar digitale fabricage, dat zou dit soort processen moeten versnellen. Hopelijk kan de productie straks op de campus zelf gebeuren.’ Economische waarde Betaalbaar of niet, de weerstations zullen uiteindelijk wel gefinancierd moeten worden. Daar heeft Van de Giesen een uitgesproken mening over. ‘Je kunt wel een initiële investering doen in het kader van je onderzoeksproject, maar op termijn moeten de weerstations zichzelf kunnen bedruipen.’ Het is een van de doelen van recent gestarte pilotprojecten in Ghana en Kenya om uit te vinden hoe dat zou kunnen. Dat er geld zit in weerdata, weet Van de Giesen zeker.

‘Weerdata vertegenwoordigen een enorme economische waarde; in de VS is dat naar schatting ruim 30 miljard dollar per jaar. Dan hebben we het in Afrika zeker ook wel over miljarden.’ Die waarde is een beetje diffuus, geeft Van de Giesen toe: ‘Voor ons betekent het bijvoorbeeld: ga ik vandaag met de fiets of niet. Iedereen heeft er voor een paar euro plezier van, maar je kunt dat niet bij iedereen op gaan halen. Bij ons zijn weersvoorspellingen daarom typisch een overheidstaak; in Afrika ligt dat anders.’ Hoe kun je die waarde daar dan wel te gelde maken? In Kenya bestaat er zogenaamde ‘Index Based Weather Insurance,’ waarmee boeren zich kunnen verzekeren tegen droogte of overstromingen. ‘De verzekeringsmaatschappij heeft zelf een netwerk weerstationnetjes en als die tien dagen geen regen melden op een kritiek moment in de maïsteelt, dan krijgen de boeren hun zaaigoed terugbetaald,’ vertelt Van de Giesen. ‘Die weerstations zijn niet hun core-business, dus zij staan er wel voor open om dat via die van ons te doen. Dat kan

dan tegen dezelfde kostprijs, dan hebben zij er geen werk meer aan. Vinden we meer klanten voor dezelfde data, dan kan het zelfs goedkoper.’ Katoen In Ghana wordt gedacht aan het verkopen van weersvoorspellingen aan boeren via mobiele telefonie. ‘Vaak zijn het dan toch bedrijven die dat financieren,’ zegt Van de Giesen. ‘Stel, je bent een grote jeansfabrikant en je wilt Egyptische katoen hebben. Die komt uit dat hele gebied van Egypte tot Senegal. Meestal wordt de oogst gedeeltelijk vooruit betaald. Zo’n bedrijf wil dan dat de boeren toegang hebben tot zaken als kredietvoorziening en betrouwbare weersinformatie.’ De weerstations in Ghana en Kenya zullen worden geplaatst bij scholen. Dat heeft een aantal voordelen. ‘Ze kunnen gebruikt worden in het onderwijs, dat geeft wat extra legitimiteit aan het project. Bovendien zijn ze beter beschermd dan als je ze zomaar ergens in het landschap neerzet.’

Onderwijs van de leermeester De Leermeesterprijs kwam als een grote verrassing voor Professor Nick van de Giesen. Wel een hele aangename. ‘Het is een grote eer om in dat rijtje te mogen staan. Zelfs een veelgelauwerd hoogleraar als Leo Kouwenhoven noemde het zijn mooiste prijs.’ Waar hij het aan te danken heeft, begrijpt de bescheiden Van de Giesen niet helemaal. ‘Misschien omdat men zag dat ik erg bezig geweest ben met

38

onderwijsvernieuwing. Ik ben onder andere grote hoorcolleges af gaan wisselen met workshops. Dat was ontzettend leuk om te doen. We gaven 300 studenten allemaal een peterselieplantje, waarvan ze moesten kijken hoe snel het water zou verdampen. Ze moesten het wegen, water geven en allerlei omgevingsparameters meten of schatten. Nieuw was ook dat wat ze in de workshop leerden, getoetst werd op het tentamen. Er

was dus geen boek waar ze het nog eens in na konden lezen.’ Al gaat hij door met innoveren, traditionele colleges blijven ook op het menu staan. ‘Verschillende mensen leren op verschillende manieren, dus ik bied al die modaliteiten. De klant is koning.’

‘Een tsunami voorspellen is heel complex, maar vooral over moesson-gedreven gebeurtenissen kun je veel zeggen. In de moessongebieden wonen ook heel veel mensen’ Water en de stad De situatie in Nederland is heel anders, zou je zeggen, maar dat gaat niet altijd op. ‘Onze steden zijn net het Afrika van Nederland, zo weinig weerdata hebben we,’ stelt Van de Giesen. Daar is wel een verklaring voor. Volgens voorschrift van de World Meteorological Organization bevinden alle KNMI-stations zich in landelijk gebied. Dat moet er voor zorgen dat over de hele wereld vergelijkbare metingen gedaan worden, maar een stad heeft zijn eigen microklimaat. ‘Het weer aan de voorkant van een gebouw is anders dan aan de achterkant. Daarom moet je juist extra veel metingen doen,’ aldus Van de Giesen. ‘Dat hoeft niet alleen met regenmeters, het kan ook met radar.’ Dat gebeurt bijvoorbeeld binnen het Europese onderzoeksprogramma RainGain. Recente ontwikkelingen in de radartechnologie hebben er voor gezorgd dat een regenradar neerslagmetingen kan doen op de tijd- en ruimteschalen die nodig zijn voor stedelijk gebied. Dat moet leiden tot betere bescherming tegen wateroverlast, onder meer door waarschuwingssystemen en hogere bergingscapaciteit. Eigenlijk hebben we maar een vreemde houding ten opzichte van water in de stad, vindt Van de Giesen. ‘Voor ons drinkwater verzamelen we water in spaarbekkens in de Biesbosch, vervolgens infiltreren we dat in de duinen. Het water dat in de stad valt, willen we daarentegen zo snel mogelijk kwijt via rioleringen en pompen. Als je goed regenwater hebt, waarom zou je het dan niet willen gebruiken?’ Zijn focus ligt echter bij het risico op overstromingen. ‘Omdat de stad zoveel economische en menselijke waarde

39

vertegenwoordigt, wil je in ieder geval die wateroverlast vermijden.’ eWaterCycle Hoe ingrijpend dat kan zijn, werd onder meer duidelijk in Bangkok in 2011, waar overstromingen miljarden schade aanrichtten. Mede naar aanleiding daarvan ontstond het idee voor eWaterCycle, een gedetailleerd model van al het water op aarde. Dat ontwikkelt TU Delft nu samen met de Universiteit Utrecht en het Netherlands eScience Center. De kracht van eWaterCycle is dat dit het eerste wereldwijde model wordt dat watervoorspellingen maar liefst tien dagen vooruit kan doen en dat op een schaal van een vierkante kilometer landoppervlak. ‘We hebben al mondiale weersvoorspellingen voor het weer, maar voor de hydrologie nog niet. Je zou ook voorspellingen willen doen over de afvoer van water.’ Op basis daarvan kunnen overheden beslissingen nemen om schade te beperken, bijvoorbeeld door evacuaties, of juist het doorsteken van een dijk om zo stedelijk gebied te beschermen. ‘Sommige dingen zijn wel moeilijker te voorspellen dan andere,’ nuanceert hij. ‘Een tsunami voorspellen is heel complex, maar vooral over moesson-gedreven gebeurtenissen kun je veel zeggen. In de moessongebieden wonen ook heel veel mensen.’ Een land dat hier zeker baat bij zou kunnen hebben is Myanmar. Ook daar is Nick van de Giesen tegenwoordig regelmatig te vinden. Na jaren van isolatie is het land bezig met een inhaalslag op allerlei gebieden, waaronder waterbeheer. Myanmar heeft namelijk aanzienlijke waterhulpbronnen, maar ook

last van zowel jaarlijkse overstromingen als droge gebieden. In de jaren zeventig en tachtig werden veel lokale wateringenieurs in Delft opgeleid. Sinds 2013 werkt de TU Delft weer samen met Myanmar. Van de Giesen: ‘Het is een heel mooi waterland en de mensen zijn erg leergierig. Er is maar liefst 93% alfabetisme.’ De lange isolatie heeft ook voordelen, denkt hij. ‘Ze hebben heel veel dingen nog niet fout gedaan.’ Zo is veel van het water nog ongerept. Met de juiste inhaalslag zou Myanmar straks zelfs een voorloper kunnen worden op het gebied van integraal waterbeheer. Battle of the brains Myanmar, Afrika, van de Giesen doet het allemaal met even veel plezier. Hij onderstreept dat hij het ook echt niet als een vorm van ontwikkelingshulp ziet. ‘Sommige mensen doen onderzoek in het Poolgebied, ik in Afrika. Natuurlijk kan ik goed met de mensen overweg daar en heb ik er mijn netwerk, maar ik kom ze niet even laten zien hoe het moet. Afrika kan alleen zichzelf ontwikkelen.’ Er is op zijn minst sprake van wederzijds belang. Dan heeft hij het niet alleen over voedselproductie. ‘Ook als universiteit hebben we er wat te zoeken, denk aan de ‘battle of the brains’. Iedereen gaat de laatste jaren naar landen als China en Brazilie. Daar zit de TU Delft ook met joint research centres en dat is goed. Maar op het Afrikaanse continent wonen bijna net zoveel mensen als in China. Dan kunnen we nog wel 30 jaar wachten tot de ontwikkeling net zo ver is als in China, maar we kunnen er beter nu al wat mee doen.’

40

Alexandru Iosup

Spelenderwijs naar onderwijs van een hoger niveau Dr. Alexandru Iosup is als universitair docent verbonden aan de groep Parallelle en Gedistribueerde Systemen van de faculteit Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica (EWI). In 2014 werd hij uitgeroepen tot beste docent van de hele TU Delft. Iosup sprong eruit vanwege zijn unieke benadering van lesgeven: de ‘gamification’ ofwel gamificatie van het onderwijs. ‘Met gamificatie kunnen studenten hun eigen route door een vak kiezen’, aldus Iosup.

Hoewel het aantal nieuwe studenten aan de TU Delft de afgelopen jaren gestaag is toegenomen, blijft het lastig om studenten te interesseren voor een wetenschappelijke of technische opleiding. Alexander Iosup denkt dat hij weet waarom. ‘Studenten vinden dat erg moeilijke richtingen. Voor een deel is dat het gevolg van de manier waarop wij onszelf als technische universiteiten presenteren. Als wij ons elitair opstellen en het onze studenten lastig maken, levert dat ook geen goede mond-tot-mondreclame op’, zegt hij. ‘Veel studenten die aan een opleiding beginnen, maken hem niet af, en maar 30% studeert op tijd af. Dat wil wel wat zeggen. Sterker nog, ‘op tijd’ is inclusief een extra jaar om jezelf te ontwikkelen of om voorzitter te zijn van de volleybalclub, bijvoorbeeld. Zo is het niet alleen in Delft, het is een wereldwijd probleem, al speelt het vooral in Europa.’ Iosup weet waar hij het over heeft. ‘Ik weet uit eigen ervaring dat er ernstige problemen zijn met hoger technisch onderwijs.’ Toen hij in Roemenië informatica studeerde, kon hij dat combineren met een fulltime baan. ‘Dat was voor een deel vanwege het geld, maar ook omdat ik me verveelde’, geeft hij toe. ‘Ik vond de manier van lesgeven, met een vast rooster en colleges, niet geschikt voor de betere studenten.’ Het probleem met strak gedefinieerde vakken is dat ze meestal op de gemiddelde student zijn gericht. Daarom worden studenten niet uitgedaagd

41

of gestimuleerd om verder te kijken dan de tentamenstof. Dat leidt tot problemen als ze eenmaal zijn afgestudeerd. ‘Het sluit totaal niet aan op wat je in de beroepspraktijk tegenkomt, die veel uitdagender is. Je wilt juist dat studenten klaar zijn voor de arbeidsmarkt, en enthousiast over wat ze hebben geleerd. Ze moeten in hun loopbaan kunnen groeien en zich voortdurend blijven ontwikkelen, maar als hun opleiding is tegengevallen, zijn ze misschien helemaal niet meer geïnteresseerd in persoonlijke ontwikkeling.’ Vaardigheidsniveaus Volgens Iosup zijn er twee manieren om daar iets aan te doen. De eerste is wat hij noemt de ‘Russische aanpak’, waarbij strenge regels worden gehanteerd en het sociaal niet acceptabel is om te zakken. De tweede aanpak neemt als uitgangspunt dat elke student anders is, en de organisatie van het vak wordt daarop afgestemd. ‘Momenteel passen we ons niet echt aan onze studenten aan, maar echt streng zijn we ook niet, al doen we graag alsof. We hangen er een beetje tussenin.’ Om de leerervaring van studenten te verbeteren, neemt Iosup twee elementen die vaak over het hoofd gezien worden als uitgangspunt: de verschillende vaardigheidsniveaus waarmee studenten beginnen, en het feit dat hun persoonlijkheden en interesses

uiteenlopen. ‘Wat is nu de perfecte manier om mensen met verschillende niveaus en persoonlijkheden aan te spreken? Veel games zijn daar heel goed in’, aldus Iosup. En daar komt de gamificatie van het onderwijs om de hoek kijken. Gamification is het gebruik van technieken uit games in andere situaties, zoals een opleiding, training of marktonderzoek. ‘Je kunt zelfs een heel bedrijf opbouwen op basis van mechanismen uit games’, licht Iosup toe. Het draait niet alleen om punten en levels. ‘Iedereen snapt wat een beloning is, zoals geld of punten. Het probleem is dat punten een externe beloning zijn: zodra je ze niet meer uitdeelt, raken mensen gedemotiveerd en passen hun gedrag aan.’ Hij spreekt opnieuw uit ervaring. Al in 2003, toen hij nog een bachelorstudent in Boekarest was, werkte hij voor het eerst aan de gamification van een vak. ‘Ik was nog maar 23 en was een van de hoofdonderzoekers. We hadden een onderzoeksbeurs van Microsoft ontvangen voor de gamificatie van een vak. Dat zal een van de eerste vakken ter wereld zijn geweest. Uiteindelijk is het ons gelukt, maar de universiteit gaf ons niet de steun die we nodig hadden. Ze vonden de risico’s te groot, en er is nooit gebruik van gemaakt.’ Tien jaar later kreeg Iosup opnieuw een kans - ditmaal in Delft - die hij met beide handen aangreep. Hij was er erg blij mee. ‘Zelfs vandaag de dag

‘Wat is nu de perfecte manier om mensen met verschillende niveaus en persoonlijkheden aan te spreken? Veel games zijn daar heel goed in’ zien afdelingen of universiteiten gamificatie nog als een risico dat ze niet durven te nemen.’ On-boarding Welke game-mechanismen gebruikt Iosup precies? ‘Er zijn heel wat verschillende technieken. Als je bijvoorbeeld mensen ergens bij wilt betrekken én betrokken wilt houden, zul je er voor moeten zorgen dat het ze meer kost om ermee op te houden dan om door te gaan’, legt hij uit. ‘Dat noemen we on-boarding. Je kunt dat het beste vergelijken met een mobieletelefoonabonnement inclusief “gratis” telefoon.’ En hoe houd je studenten dan bij een vak betrokken? ‘Na het eerste college geven we ze een vrijwillige overhoring, waarmee ze een half punt aan hun eindcijfer kunnen toevoegen. Aangezien er pas één college is geweest, slagen de meeste studenten ervoor. Dan krijgen ze er vertrouwen in dat ze het hele vak wel aankunnen. Daar bouwen ze dan op voort. En hebben ze eenmaal voor een aantal colleges een goed cijfer gehaald, dan wordt het psychologisch steeds lastiger om op te geven.’ Een ander belangrijk aspect uit de gamingwereld is het aanspreken van verschillende persoonlijkheden. ‘Je hebt presteerders, verkenners, gezelligheidsmensen en winnaars. Presteerders gaan meestal elke uitdaging aan, vooral bonusopdrachten. Verkenners willen vooral verder kijken dan het reguliere programma en houden erg van vrije opdrachten. Gezelligheidsmensen doen mee omdat hun vrienden ook meedoen. Ze houden van klassikale discussies en laten graag aan anderen zien hoe het moet. Daarom krijgen ze het liefst opdrachten die ze in groepjes moeten doen. Winnaars hebben een voorkeur voor situaties waarin ze als eerste antwoord kunnen geven of als hoogste op een ranglijst kunnen eindigen’, legt Iosup uit. Elke persoonlijkheid vervult

42

een rol binnen de groep. Zo zijn winnaars bijvoorbeeld goed om de rest van de groep te motiveren. ‘Uiteraard is de docent beter in het vak dan jij. Maar als iemand die op hetzelfde niveau is begonnen, op een gegeven moment een stuk beter is geworden, kan dat een motivatie zijn om beter je best te doen.’ Persoonlijkheden Door middel van de diverse gamingelementen stemt Iosup het vak af op de verschillende persoonlijkheden. Studenten kunnen hun eigen route volgen en meer verkennende of competitieve elementen uitkiezen naarmate ze daar behoefte aan hebben. ‘Er waren bijvoorbeeld studenten die hun eigen game wilden maken. Daar kregen ze gelegenheid voor in een vrije opdracht.’ In de loop van het vak kunnen de studenten op verschillende manieren punten verdienen, maar alleen aanwezig zijn bij het college wordt niet op die manier beloond. ‘Ik geef geen punten voor aanwezigheid, dat is niet iets wat beloond hoeft te worden. Zelf iets nuttigs doen, ja, daar geef ik punten voor’, benadrukt Iosup. Dat betekent dat je in theorie voor dit vak een nul kunt halen, maar dat ook het omgekeerde mogelijk is. ‘Studenten kunnen meer punten verdienen dan ze nodig hebben om het vak te halen, maar daar moeten ze dan ook een hoop extra voor doen. Zelden scoort een student hoger dan het maximum. Bij elk vak halen hoogstens twee of drie studenten op de 150, 200 een tien. Bij het samenstellen van dit vak hebben we de puntentoekenning zorgvuldig doorberekend, inclusief welk soort student welke punten zou verdienen. Beloningen moeten in verhouding staan tot de prestatie, en niet tot inflatie leiden.’ Naast punten die meetellen voor het eindcijfer, kunnen er nog andere punten worden verdiend, bijvoorbeeld om toegang te krijgen tot aanvullende stof of een extra oefening, ongeveer zoals je in een spel

naar een hoger level gaat. Daarnaast wordt aan het einde van het vak de beste twintig procent uitgenodigd voor een extra college. ‘Puur om het plezier in het leren – dus zonder er punten voor te krijgen – kunnen ze een middag lang een college en een practicum volgen’, vertelt Iosup ‘De meest actuele onderwerpen binnen het vakgebied komen daarbij aan bod, en de middagen worden geleid door de beste jonge onderzoekers.’ Studenten zijn erg enthousiast over de nieuwe aanpak. ‘We krijgen veel positieve reacties en horen hartverwarmende dingen. Zo was er één student die meerdere keren was gezakt, maar die besefte dat ze zich met deze benadering kon concentreren op die aspecten van het vak die het beste bij haar pasten. Ze moest natuurlijk nog wel een tentamen afleggen, maar dankzij die andere insteek leverde dat haar minder stress op.’ Iosup heeft op verschillende vakken gamification toegepast. Het meest succesvol tot nu toe was Computerorganisatie. ‘Dat is een van de moeilijkste vakken van de opleiding’, geeft Iosup toe. ‘Studenten leren er over de verschillende onderdelen van een computer en hoe deze samenwerken op verschillende parameters, bijvoorbeeld energiezuinigheid, betrouwbaarheid en dergelijke. Het vak gaat over systemen, en dat is een lastig onderwerp doordat je met verschillende onderdelen te maken hebt. Sommige daarvan, zoals processoren, zijn fysieke onderdelen; andere, zoals algoritmen, zijn abstracte begrippen. Voor een beginnende student is het allemaal wat veel, maar het is wel belangrijk voor als ze straks computerwetenschappers of – ingenieurs zijn. Het is veel informatie in één keer en je krijgt er een bepaalde instelling door. Je moet overal iets van afweten, maar tegelijk accepteren dat je niet overal alles van kunt weten.’ Slagingspercentage Het slagingspercentage voor dit lastige vak

steeg van 60 naar 80 procent. Dat is een indrukwekkend resultaat, maar het heeft veel tijd en moeite gekost, geeft Iosup toe. ‘Ik ben er sinds mijn achttiende mee bezig, toen ik al een autodidactisch gamesontwerper was. Dat heeft zeker meegeholpen. Toen ik een paar jaar geleden met dit proces begon, wist ik niet of het zou werken. Er was heel wat voor nodig om mensen te overtuigen van het belang ervan. Inmiddels zijn we in de productiefase. We zijn momenteel bezig de onderdelen in detail af te stemmen en we moeten het vak elk jaar inhoudelijk vernieuwen, maar dat kost maar één of twee weken.’ De drie maanden waarin het vak wordt gegeven, zijn momenteel echter nog erg arbeidsintensief. ‘Er zitten allerlei kleine toetsen in het vak, die moet je nakijken en de cijfers doorgeven aan de studenten, vertelt Iosup. ‘We zijn daar nu een ICT-systeem voor aan het bouwen.’ Hoewel Iosup is uitgeroepen tot beste docent, benadrukt hij dat het een kwestie van teamwork is geweest. Van de tien à twaalf mensen met wie hij hier de afgelopen jaren aan heeft gewerkt, wil hij er een met name noemen: ‘Otto Visser weet

heel veel over games, en daar hebben we veel aan gehad. Daarnaast coördineert hij de practica voor het vak, die meestal over programmeren gaan. We gebruiken Assembly als programmeertaal, waar hij expert in is.’ Toevallig is Assembly een van de moeilijkste programmeertalen die er is. Waarom moeten studenten die leren? ‘Een computertaal van een hoger niveau is makkelijker te leren, omdat die meer op menselijke taal lijkt. Maar Assembly is de taal die de computer zélf spreekt. Het is de taal waarin andere talen automatisch worden vertaald. Die hogere talen zijn in veel opzichten handig, maar direct in Assembly programmeren is efficiënter’, aldus Iosup. Assembly wordt bijvoorbeeld gebruikt voor weervoorspellingen, omdat je daarvoor heel efficiënt gegevens moet kunnen verwerken. Je wilt tenslotte weten waar een orkaan aan land komt, voordat dat daadwerkelijk gebeurt. ‘Otto Visser heeft veel geholpen bij het opzetten van het praktische deel van het vak. Hij is een nerd, net als wij, maar kan ook goed met studenten overweg in het lab. Hij zou eigenlijk medewinnaar van de prijs moeten zijn.’

Plaatsvervangende trots Uiteindelijk was het Iosup die won. Hij was erg blij met deze erkenning voor zijn innovatieve onderwijsmethodes en het effect daarvan op studenten, maar hij houdt ook gewoon erg van lesgeven. ‘Ik ben dol op lesgeven, maar ik heb het geluk dat ik bijna alles wat ik doe leuk vind. Het is heel dankbaar om studenten te zien groeien. Ik vind het altijd erg leuk om met oud-studenten te praten. Een paar jaar terug was ik in Singapore voor een conferentie. Daar zag ik een aantal studenten aan wie ik destijds in Roemenië les had gegeven. Inmiddels waren ze gepromoveerd. Ik vermoed dat ik wel een rol heb gespeeld bij hun beslissing om voor een wetenschappelijke carrière te kiezen’, vertelt hij met een glimlach. ‘Ik voel plaatsvervangende trots als mijn studenten iets bereiken. Bovendien heb ik veel om dankbaar voor te zijn. Lesgeven is een manier om iets terug te geven.’

deze markt tot nu toe niet binnen’, aldus Iosup. Cloudcomputing biedt echter mogelijkheden. ‘Cloudcomputing betekent dat je alleen de infrastructuur gebruikt en betaalt die je nodig hebt. Daardoor kunnen kleine bedrijven zich concentreren op hun hoofdactiviteit, namelijk games ontwerpen, en worden de infrastructuur en ICTaspecten aan gespecialiseerde professionals uitbesteed.’ Maar het onderzoek gaat nog verder. ‘Vroeger waren computerspellen vooral virtuele werelden die je moest onderhouden. Het sociale aspect van gamen is inmiddels zo belangrijk geworden, dat je dat in de spelervaring moet inbouwen om een kans te maken op de markt. Inmiddels

worden de meest populaire games door honderden miljoenen mensen gespeeld. Daardoor wordt het creëren van content steeds belangrijker. Dezelfde content voor iedere speler is niet langer acceptabel, dat gaat vervelen. Andere mensen hebben het dan meestal al gespeeld en verraden op internet hoe het moet. Spelers hebben behoefte aan content op maat, en daar is veel rekenkracht voor nodig. Het is een geheel nieuw soort platform, dat voor ons aantrekkelijk is om mee te werken.’ Net als zijn onderwijs tilt Iosup ook de gamewereld naar een hoger level.

Ter lering en vermaak Gamen heeft niet alleen invloed op de manier waarop dr. Alexandru Iosup lesgeeft. Het speelt ook een belangrijke rol in de rest van zijn leven. Hij ontwikkelt computergames in zijn vrije tijd en ontving bovendien in 2011 een Veni-beurs voor zijn onderzoek naar online games met grote aantallen spelers. ‘Entertainment neemt in ons leven een belangrijke plaats in. Vroeger was dat vooral tv, maar tegenwoordig spelen we steeds meer games. Online spellen met grote aantallen spelers vragen om een grote en dure infrastructuur, daarom wordt deze markt gedomineerd door grote bedrijven. En hoewel Nederlanders heel goed zijn in creatieve start-ups, komen ze

43

Chris Verhoeven, Guido de Croon en Bart Remes

De kracht van de zwerm Ir. Dr. Chris Verhoeven, Dr. Guido de Croon en ir. Bart Remes zijn verbonden aan het TU Delft Robotics Institute, het instituut dat al het Delftse roboticaonderzoek bundelt. Hun specialisme is kleine robots, waarvoor ze grote mogelijkheden zien. ‘Een zwerm nanorobots kan meer dan alle afzonderlijke robotjes bij elkaar, vaak ook meer dan één grote robot,’ aldus Chris Verhoeven. Deze mogelijkheden worden onderzocht en getest in de TU Delft Cyber Zoo, het in 2014 geopende laboratorium voor vliegende en lopende zwermrobots.

Een zwerm nanosatellieten constateert vanuit de ruimte een aardbeving. Zij alarmeren een zwerm drones, die dichter boven het rampgebied poolshoogte gaat nemen. Een vlucht luchtrobots dropt even later een kolonie vlieg- en looprobotjes die ter plaatse een zoek- en reddingsactie opstarten. In de verwoeste gebouwen speuren zij naar overlevenden en controleren of de omgeving veilig is voor de inmiddels gearriveerde menselijke hulptroepen. Klinkt als science fiction? Volgens de onderzoekers van het TU Delft Robotics Institute worden zulke robotzwermen binnen enkele jaren science fact. Het idee voor zwermrobots ontstond een jaar of tien geleden, toen er werd nagedacht over potentiële toepassingen voor de nanosatellieten in het Delfi-programma. Zoals de term ‘zwerm’ al suggereert, kwam de inspiratie uit de natuur. ‘In de dierenwereld geldt, dat wanneer je als soort kleiner wordt, de onderlinge samenwerking toeneemt en de intelligentie afneemt. En dat hoe dommer je bent, hoe beter je kunt samenwerken,’ aldus Chris Verhoeven. Nu, tien jaar later, zijn zulke robotzwermen binnen handbereik gekomen door de voortschrijdende miniaturisering en recente ontwikkelingen rondom de smartphone en elektrisch vervoer. Het blijft echter, zoals een universiteit betaamt, een duik in onbekend gebied.

44

‘We werken aan hele kleine robots, die maar een paar gram wegen en heel weinig rekenkracht hebben,’ legt Guido de Croon uit. ‘Toch willen we zulke systemen serieuze taken laten uitvoeren, zoals zo’n reddingsoperatie. ‘Als ze dan samenwerken, kunnen ze bijvoorbeeld een gebouw veel sneller verkennen dan een grote robot.’ Dat zit hem dan niet alleen in hun aantal en handzame formaat, maar ook in hun verscheidenheid. ‘Je kunt behalve veel van dezelfde robotjes ook verschillende types laten samenwerken,’ vertelt Bart Remes. ‘Combineer vliegrobots met looprobots en geef ze elk hun eigen sensoren mee. De een kan dan kijken waar de obstakels in een gebouw zijn terwijl de ander gaat detecteren of er gas aanwezig is. Net als in een mierennest heb je dan verkenners en werkers met elk hun eigen taak.’ Drugsbestrijding Verhoeven heeft nog een mooi praktijkvoorbeeld: drugsbestrijding. In de niet zo verre toekomst ziet hij honderden robotjes rondvliegen en –kruipen op luchthavens. ‘In Wageningen hebben ze onlangs een elektronische neus ontwikkeld,’ weet Verhoeven. Als we die op onze robotjes monteren, kunnen we ze laten rondvliegen op Schiphol. Ruiken ze drugs, dan blijven ze daar in de buurt rondcirkelen. Dat alarmeert de kruiprobots die vervolgens ter plekke over de bagage

heen kruipen en de koffer met drugs aanwijzen.’ Het is dit soort samenwerkingen – ecosystemen noemen ze het – die nu in de Cyber Zoo onderzocht worden. ‘Als je wilt dat zo’n zwerm zelfstandig functioneert, dan moeten ze bijvoorbeeld hun eigen energie halen. Ze gaan dus taken uitvoeren, maar komen af en toe terug om op te laden; dat kunnen ze dan alleen weer niet met zijn allen tegelijk doen,’ legt De Croon uit. Uniek voor het Delftse onderzoek is die autonomie van de systemen. ‘We willen dat ze alle processoren en sensoren aan boord hebben en dat ze zelf na kunnen denken, niet dat er ergens een grote computer staat die dat voor ze doet. Ze moeten samen met de andere taken uitvoeren, maar ook zelf de weg naar huis kunnen vinden. Wij werken hard aan nieuwe algoritmen om die zwermintelligentie mogelijk te maken.’ Voor andere zaken maken ze dan graag weer gebruik van bestaande expertise. ‘We kunnen nu eenmaal niet alles doen,’ stelt Remes. Twee onderwerpen in het bijzonder laten ze aan anderen over. Ten eerste de sensoren. ‘Daarvoor liften we mee met de smartphones. Die moeten almaar kleiner, compacter en zuiniger worden, met meer sensoren erin. Dat is echt een voordeel voor ons,’ zegt Remes Het tweede is de batterijtechnologie. ‘Veel autofabrikanten hebben geld gestoken in nieuwe batterijtechnologie en dat gaat ons ook

45

een boost geven. Onze vliegende pocket drone kan nu zo’n acht minuten vliegen. Dat kan straks in hetzelfde systeempje twintig minuten worden met een andere batterij.’ ‘We profiteren erg van de bulkmarkt,’ zegt Verhoeven. ‘Doet de industrie het niet, dan doen wij het ook niet. Zolang de smartphone geen straling kan detecteren, hebben we pech, hoe graag we ook een geigerteller in onze systemen zouden hebben.’ Dat is geen onwil of onkunde, maar een doelbewuste keuze. ‘Het wordt anders al gauw een onderzoekslijn op zich’ legt De Croon uit. ‘Sensoren moeten niet alleen klein en energie-efficiënt zijn, maar liefst ook massa-geproduceerd, dan gaat de prijs omlaag.’ En dat is nog niet alles.

‘De kwaliteit gaat ook omhoog,’ weet Verhoeven. ‘De straf op slechte prestaties is in de bulkmarkt heel hoog. Als een fabrikant een auto moet terugroepen omdat een sensor niet goed werkt, dan kost dat vreselijk veel geld. We gebruiken geen goedkope spullen, we betalen alleen zelf de rekening niet.’ Cameravliegtuig ‘Je moet vooral samenwerken en naar de buitenwereld blijven kijken. Je kunt je beter concentreren op waar je goed in bent dan alles zelf willen doen,’ concludeert Remes. Dat levert genoeg bijzondere prestaties op. Zo is er de DelfFly, het libelle-achtige robotje dat met flapperende

vleugels vliegt. In 2008 was dat het kleinste cameravliegtuig ter wereld en staat als zodanig al sinds 2010 in het Guiness Book of Records. ‘Het evolueert steeds verder. De laatste variant van DelFly II hebben we uitgerust met twee cameraatjes zodat hij net als het menselijk oog diepte kan zien. Zo kan hij obstakels ontwijken. Op die manier hebben we intelligentie toegevoegd aan iets dat al bestond.’ Een goed voorbeeld van waar de TU Delft goed in is. ‘Elders in de wereld sturen ze die camerabeelden door naar een grondstation waar een computer de berekeningen doet. Wij doen dat allemaal aan boord van die ene DelFly met geringe rekenkracht. Dat kun je alleen met slimme algoritmen doen. Maar zo kunnen

Even voorstellen Chris Verhoeven, Guido de Croon en Bart Remes zijn eensgezind in hun passie voor kleine robots. Waar komt die passie vandaan? Chris Verhoeven, faculteit Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica (EWI) is Universitair Hoofddocent en themaleider van het zwermthema binnen het Robotics Institute. ‘Ik hecht heel erg aan mijn ingenieurstitel, zozeer zelfs dat ik hem vóór mij doctorstitel zet. Mijn achtergrond is analoge elektronica. Ik ben goed in het ontwerpen en de ontwerpmethodologie van elektronica. Ik heb altijd de neiging precies willen weten hoe iets in elkaar zit. Dus als in een elektronische schakeling een

46

component een bepaalde waarde krijgt en ik weet niet waarom, dan zal ik erachter komen, al duurt het tien jaar.’ Guido de Croon, faculteit Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek (LR), is Universitair Docent in het lab. ‘Ik doe onder meer de wetenschappelijke begeleiding van promovendi. Mijn achtergrond is echt kunstmatige intelligentie. Dus hoe je die kleine systemen zo slim maakt dat ze doen wat je wilt dat ze doen. Bij mij is het door computerspelletjes gekomen. Bij realtime strategy games dacht ik altijd: wat is de tegenstander toch dom, dat moet beter. Toen ben ik kunstmatige intelligentie gaan studeren. Uiteindelijk bleek mijn passie meer

bij de intelligentie van robots te liggen, die om moeten gaan met de echte wereld.’ Bart Remes, faculteit Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek (LR), is projectmanager: ‘Ik moet zorgen dat de projecten resultaten behalen. Wat ik zelf het leukst vindt is het bouwen van die hele kleine hardware. Mijn drijfveer is almaar kleiner en kleiner. Dat zit er al van kinds af aan in. Je gaat met je ouders op vakantie en je wilt een vliegtuigje meenemen, en dan er is geen plek meer in de auto. Vanaf die tijd was ik op zoek naar kleiner. De laatste vijf jaar zijn een feest. Als ik nu in de trein zit heb ik drie drones in mijn rugzak.’

‘We maken de kleinste hardware ter wereld, de kleinste automatische piloot ter wereld, plus de software die de systemen intelligent genoeg maakt om van alles te doen’

ze straks wel autonoom in de echte wereld rondvliegen.’ Aan de volgende mijlpaal wordt al gewerkt: de DelFly moet straks ook door ramen en deuren kunnen. ‘Als we willen dat hij gebouwen gaat verkennen, moet hij niet alleen obstakels ontwijken, maar ook die deur nemen, of een ander gat dat groot genoeg is.’ Ook dat gebeurt weer met slimme algoritmen. ‘Die regels maakten we eerst zelf. We hadden een progammaatje van 23 regels,’ vertelt De Croon. ‘Bij een regel moet je dan denken aan zoiets als ‘ben je binnen drie meter van een obstakel, dan moet je draaien’. Het werkte redelijk.’ Maar redelijk was nog niet goed genoeg, dus werd weer inspiratie in de natuur gezocht. ‘We kwamen op het idee om een kunstmatige evolutie te laten plaatsvinden binnen een computersimulatie.’ Met verbluffende resultaten. ‘De simulator kwam met een programmaatje van acht regels.’ Evolutiesimulatie Hoe werkt zo’n evolutiesimulatie nu precies? ‘Je begint met honderd robotprogramma’s met willekeurige regels. Bijvoorbeeld: ‘draai meteen naar links’. Dat is niet handig als je net naast een muur bent, dus die mag zich alvast niet reproduceren. Als je de eerste generatie van willekeurige individuen gehad hebt, dan pak je de regels van degene die het presteerden, dus het dichtst bij het raam kwamen. Daar maak je recombinaties van, waarmee je de volgende generatie laat rondvliegen. De

47

beste blijven over,’ legt De Croon uit. ‘Leuk om te zien was, dat de robots in de loop der tijd ook steeds beter worden. In het begin vliegen ze tegen de muur op, later kunnen ze obstakels ontwijken en dan uiteindelijk dat raam door.’ Handelingsrepertoire De simpelere regels uit de simulatie leidden ook nog eens tot betere resultaten. Verhoeven herkent dit. ‘We hebben een klein looprobotje dat naarmate het meer regels heeft, slechter presteert. Meer handelingsrepertoire betekent ook meer kans om in moeilijkheden te komen’ Hij zoekt de verklaring weer in de natuur. ‘Het handelingsrepertoire van een insect is ook heel beperkt, een rozenkever blijft urenlang op zijn rug spartelen, tot er een blad tegen hem aanwaait of zo, waardoor hij grip krijgt om te kunnen omdraaien. Een insect is heel geduldig. We moeten het menselijk ongeduld eruit halen.’ De Croon zag dat ook in de simulatie. ‘Ons digitale insect maakte liever een extra rondje om in een goede positie te komen. Hij nam ook iets meer tijd dan de menselijke oplossing, maar had veel minder botsingen.’ Of de vliegende en lopende robots straks echt gebruikt gaan worden in de rampenbestrijding of de drugsbestrijding of heel ergens anders, is nog helemaal open. ‘We werken aan fundamentele technieken die voor allerlei toepassingen gebruikt kunnen worden. Denk bijvoorbeeld aan een zwerm die in een fabriek gebruikt gaat worden om installaties te inspecteren. Die

zullen ook moeten samenwerken, obstakels ontwijken, terugkeren en opladen. Wij werken nu aan die ecosystemen die al die applicaties mogelijk maken,’ zegt De Croon. De volgende fase staat al gepland, vertelt Verhoeven. ‘We willen een tweede Cyber Zoo bij het Science Centre Delft inrichten, maar dan één waar we het weer in toe kunnen laten. Als dat eenmaal werkt, zetten we de deur open en mogen ze de wijde wereld in,’ grijnst hij. Hij heeft een zorg. ‘Dan moet de wetgeving geen obstakels opwerpen. We lopen nu juist voorop in Nederland.’ Remes beaamt dat. ‘We maken de kleinste hardware ter wereld, de kleinste automatische piloot ter wereld, plus de software die de systemen intelligent genoeg maakt om van alles te doen. Dan kun je ook vijf jaar voorop lopen op de rest van de wereld.’ Daar zit nog meer achter. Remes: ‘We gaan echt naar buiten om experimenten te doen; we willen dat onze systemen in de buitenwereld functioneren. Normaal heb je een cleane labomgeving waar het perfect werkt en als je dan eenmaal buiten bent, werkt er niets meer. We doen dat precies omgekeerd. We gaan eerst naar buiten en kijken dan wat voor problemen we in het lab moeten oplossen om de buitenwereld ook echt aan te kunnen. Dat maakt het bijzonder.’

48

Ewoud de Kok en Siem Kok

De zoete vruchten plukken Google ‘sleeping students’ en je wordt overspoeld met beelden van studenten die in collegezalen over de hele wereld een uiltje knappen. Niet omdat ze massaal zijn doorgezakt de avond tevoren, maar omdat colleges niet uitdagend genoeg zijn, wisten studenten Ewoud de Kok en Siem Kok uit eigen ervaring. Dat moest beter. Daarom richtten ze in 2012 het bedrijf FeedbackFruits op, dat software maakt waarmee het hoger onderwijs interactiever wordt. In 2014 werken al tien Nederlandse universiteiten met hun programma. ‘Onze ambitie is om de onderwijservaring van 100 miljoen studenten te verbeteren.’

Veel goede ideeën worden onder de douche of op de fiets geboren, zelden achter een bureau. FeedbackFruits ontstond bij het koffieapparaat . ‘We stonden bij het koffieapparaat met zijn allen het zojuist afgelopen college te bediscussiëren, tot de docent langskwam en het stil viel,’ vertelt Ewoud de Kok. ‘Ik dacht, wat zonde, zoveel goede feedback die nooit bij de docent terecht komt. Ik kwam toen op het idee voor een feedback app voor studenten waarin ze dat rechtstreeks naar de docent kunnen doen. Daar komt ook de naam vandaan. Bij FeedbackFruits gaat het om de vruchten die je plukt van de feedback.’ De Kok studeerde econometrie aan de Universiteit van Amsterdam. ‘Ik deed een project om de grootste computerzaal CO2neutraal te maken. Dat heeft mijn liefde voor duurzame energie aangewakkerd. Daarna ben ik in Delft duurzame energietechnologie gaan studeren.’ Siem Kok kwam via Enschede naar Delft. ‘Ik deed computer science aan de Saxion Hogeschool en volgde een pre-mastertraject aan de Universiteit van Twente, maar ik wilde weg uit Enschede. TU Delft reageerde altijd het snelst op vragen over hoe ik die switch zou kunnen maken.’ Gaspedaal Hun kritiek op het onderwijs is geen kritiek specifiek aan het adres van TU Delft, integendeel. ‘Ik ben erg lovend over Delft. Wat ik in Amsterdam zag is dat iedereen

49

bereid was om over van alles te praten, maar zodra het op uitvoeren aankwam, werd er op de rem getrapt. Als je in Delft kwaliteit laat zien en de wil om te innoveren, dan trappen ze op het gaspedaal,’ aldus De Kok. ‘Verhalen geloven ze hier niet zo in, het gaat om wat je ter tafel brengt.’ Ze hebben vooral veel steun gehad van Cock Huizer, manager van de afdeling Education Technology. ‘Cock Huizer heeft van het begin af aan in ons idee geloofd.’ Het oorspronkelijke idee kwam van Ewoud de Kok. Siem Kok had al ervaring met een startup in huiswerkbegeleiding. De twee vonden elkaar en sloegen aan het filosoferen over hoe het onderwijs beter kon. Het resultaat was de eerste feedback-app, die werd uitgetest bij Technische Natuurkunde. ‘De feedback ging rechtstreeks naar de docent, die er vervolgens in de collegezaal met zijn studenten over sprak. Het college werd daardoor wel verbeterd, maar de discussie over hoe en waarom hadden we liever op ons platform gewild,’ vertelt Kok. ‘Dit was dus alleen een eerste stap. We zijn toen verder gaan kijken naar welke aspecten van het onderwijs we nu precies wilden verbeteren.’ Dat bleek vooral de interactiviteit te zijn. De Kok haalt er een sheet bij. ‘Kijk, studenten gaan allemaal individueel naar college, studeren vervolgens uit boeken en herhalen dat tot ze tentamen hebben. Er zit erg weinig interactie tussen studenten onderling in

dat proces. En de docent focust zich op kennisoverdracht tijdens een hoorcollege, dat is gewoon eenrichtingsverkeer.’ Kok had zelf die ervaring ook: ‘Als je de stof had voorbereid, werd je afgestraft door het college te volgen. Dan kreeg je hetzelfde verhaal namelijk nog een keer te horen. Dat was beslist geen verrijking van wat je gelezen had en dat is wel waar het naartoe moet. Dit doe je namelijk drie, vier keer en dan denk je, ik kan net zo goed alleen het college volgen, dat scheelt tijd.’ Uitdaging Dat zou ook voor docenten zelf veel beter kunnen. ‘De docent die voor het college staat, is niet per se de docent die het best kan presenteren,’ vertelt Kok. ‘Soms ligt het tempo te laag of studenten hebben iets al bij een ander vak gehoord. Docenten hebben het allemaal druk en kunnen misschien niet altijd overleggen.’ Een deel van de oplossing is er al: het internet. ‘Er is zoveel materiaal beschikbaar op internet, dat willen we beschikbaar stellen voor on-campusonderwijs. Dat maakt het ook voor die docent veel leuker. Dan kunnen zie tijdens colleges in discussie gaan met studenten, in plaats van hetzelfde verhaal uit te leggen als vorig jaar, met aan het eind vijf minuten voor vragen.’ Dat zal tevens het onderwijs uitdagender maken voor studenten, volgens Kok. ‘Nu kun je nog de week voor het tentamen beginnen met

‘Het is voor studenten niet leuk om naar een saai verhaal te luisteren, maar het kan wel heel interessant zijn als iemand over de doorbraken in zijn onderzoeksgebied vertelt’ leren. Als studenten merken dat ze niet meer meekomen tijdens college als ze niet hebben voorbereid, komt die uitdaging vanzelf terug.’ Daarmee verwijzen ze naar het ‘flipped classroom’-model, een nieuw onderwijsmodel waarbij de kennisoverdracht plaatsvindt via online materialen. Dat maakt het mogelijk om tijdens contacturen veel dieper op de materie in te gaan en studenten mee te nemen in discussies. ‘We denken dat sommige docenten veel beter voor het voetlicht komen als ze echt zijn betrokken bij het leerproces,’ vertelt De Kok. Daarom geloven we in de ‘flipped classroom,’ waarbij je de kennisoverdracht naar voren haalt; die vindt vóór het college plaats. Tijdens het college heb je dan tijd voor interactieve werkvormen.’ Share, Live, Dialog FeedbackFruits is plug-in-software die het ‘flipped classroom’-model ondersteunt. Het is te gebruiken in combinatie met Blackboard of andere digitale onderwijssystemen. FeedbackFruits omvat drie belangrijke tools: Share, Live en Dialog. ‘Share gebruik je vóór het college,’ vertelt De Kok. ‘De essentie is dat je online over het onderwijsmateriaal kunt discussiëren.’ Vragen stellen tijdens het college kan namelijk niet meer, want het gaat om kennis die straks in het college bekend verondersteld wordt. ‘Onderdeel van Share is ook een zoekmachine voor online onderwijsmaterialen waarin docenten kunnen zoeken. Zo hoeven ze niet alle kennis meer over te dragen met filmpjes die ze zelf gemaakt hebben, maar kunnen ze gebruik

50

maken van het beste wat er te krijgen is.’ Tijdens het college komt Live in actie. ’Bij colleges staat er nog steeds een docent tegenover een grote groep mensen. Live omvat interactieve college-tools, waarmee de docent vragen kan stellen aan studenten en omgekeerd. Ook kun je studenten gezamenlijk vraagstukken laten oplossen in the crowd. De docent wordt zo meer een regisseur op de achtergrond van deze processen, die pas ingrijpt als het nodig is. Want je moet studenten zoveel mogelijk zelf uit laten vinden. Help alleen waar ze het echt nodig hebben,’ aldus Kok. Na het college is er Dialog, een webpagina voor elke cursus waar studenten hun vragen en commentaren over het college kwijt kunnen. Speciaal voor studenten is er ook nog een Learn-tool, waarmee je heel gemakkelijk interactieve samenvattingen kunt maken van al het materiaal. ‘Die samenvattingen kun je ook weer omzetten in vragen, waarmee je jezelf kunt toetsen,’ vertelt hij. Meerwerk Klinkt goed allemaal, maar is het niet een hoop extra werk voor docenten? ‘Dat is wel iets waar we rekening mee houden tijdens de ontwikkeling, want als het docenten teveel tijd kost, staat dat een snelle adoptie in de weg. Maar uiteindelijk is het zo, dat we beloven om het onderwijs beter te maken, niet om docenten tijd te besparen. En je ziet dat docenten die dat aan het begin lastig vinden, het na verloop van tijd leuk gaan vinden,’ aldus De Kok. ‘Soms zijn er om middernacht nog tien man online, waarvan de helft docenten.’ De resultaten

spreken inmiddels voor zich. ‘Ik kreeg een paar maanden geleden tentamencijfers te zien van een docent, die al vijf jaar hetzelfde college deed, maar nu voor het eerst via ons,’ vertelt Kok. ‘Je zag dat de cijfers boven de acht sterk omhoog waren gegaan in aantal, maar ook die onder de vier. Er zijn dus ook mensen die niet meekunnen omdat ze niet voorbereiden. Het is zeker beter voor de groep als geheel, wanneer studenten weten dat het ook uitdagend blijft als ze wel voorbereiden.’ Veel docenten kunnen plezier hebben van FeedbackFruits, denk De Kok. ‘Het biedt docenten de mogelijkheid dingen waar ze niet zo goed in zijn te outsourcen en zich te concentreren op waar ze energie van krijgen. Je moet kijken naar waar iemands kracht zit. De manier waarop een toponderzoeker onderwijs geeft is misschien anders dan hoe een onderwijsman in hart en nieren het doet.’ Daar profiteren dan straks bovenal de studenten van. ‘Het is voor studenten niet leuk om naar een saai verhaal te luisteren, maar het kan wel heel interessant zijn als iemand die niet zo goed kan presenteren, over de doorbraken in zijn onderzoeksgebied gaat praten. Ik heb het zien gebeuren: mensen die in slaap vielen tot er iemand een vraag stelde over het onderzoek van die professor. Ik denk dat dat is waar we naartoe gaan in het onderwijs.’ Innovatiedrive Als je naar de rest van de maatschappij kijkt, is het volgens De Kok eigenlijk opvallend hoe weinig ICT tot nu toe is doorgedrongen in het onderwijs. ‘Wat dat betreft loopt TU Delft

voorop. De innovatiedrive van de TU Delft is enorm, ook op het gebied van onderwijs. Dat onderwijs verouderd is, zie je overal te wereld. TU Delft is een van de voorlopers in Europa die daar wat aan doet.’ Dat opent ook deuren voor FeedbackFruits. In juni 2014 werd de jaarlijkse edX-conferentie in Delft gehouden. EdX is een non-profit platform voor online onderwijs, waar onder andere MIT en Harvard cursussen aanbieden, de zogenaamde Massive Open Online Courses (MOOC’s). FeedbackFruits won de Hackaton die rondom de conferentie georganiseerd werd met hun plug-in waardoor cursussen en content op het platform makkelijker voorzien kunnen worden van een Creative Commons-licentie. ‘Die toepassing wordt nu opgenomen in edX. Vorige week nog

waren we in Boston om ons hele systeem te presenteren. Dat willen ze misschien integreren in hun MOOC’s.’ Stanford Kok was trouwens niet aanwezig tijdens de conferentie in juni. Hij was toen op bezoek bij de Stanford-universiteit. ‘Bij Stanford wilden ze praten over hoe we onze software zouden kunnen gebruiken voor feedback op hun MOOC-onderwijs. Ze zijn heel erg geïnteresseerd in mogelijkheden als online comments, discussie en peer-to-peer feedback,’ aldus Kok. Met FeedbackFruits kun je zulke MOOC’s omgekeerd ook geschikt maken voor ‘flipped classroom’ campusonderwijs. ‘Waarom zou iemand die met bloed, zweet en tranen een online

cursus gemaakt heeft, nog presentaties geven tijdens hoorcolleges?,’ stelt De Kok. ‘Neem mensen als Arno Smets en Miro Zeman. Dat is de absolute wereldtop op het gebied van zonnepanelen. Als we die MOOC’s een Creative Commons-licentie geven, kunnen docenten overal ter wereld met die kennis aan de slag. Daar gebruiken ze dan edX voor, met FeedbackFruits geïntegreerd. Dat is onze visie.’ En met de hulp van TU Delft ziet hij de toekomst zonnig in. ‘TU Delft heeft ons gebracht waar we zijn en gaat ons brengen waar we naartoe willen. Ook toen we in Boston waren, hoorde je van iedereen: ‘oh you’re from Delft.’’

Silicon Valley-mentaliteit Ewoud de Kok en Siem Kok zijn de oprichters van FeedbackFruits. ‘We bestaan nu tweeëneenhalf jaar; met 28 jaar ben ik de oudste, we zijn dus een jong dynamisch team. Dat bestaat vooral uit stagiaires, afstudeerders en studenten die het als bijbaan doen. Veel studenten uit Delft, maar ook onderwijskundigen uit Utrecht en ontwerpers uit Amsterdam,’ vertelt Ewoud de Kok. ‘We proberen radicaal innovatief te blijven, zeg maar de Silicon Valleymentaliteit. We willen blijven innoveren en zo een enorme energie en dynamiek in het team houden.’ Siem Kok geeft leiding aan het ontwikkel-

51

team. ‘We hebben een groot team van ontwikkelaars en we breiden steeds verder uit. Een van de dingen die ik dus doe, is de werving van nieuwe ontwikkelaars. Maar we willen alleen de besten, dus dat kost veel tijd,’ vertelt hij. ‘Bij elke nieuwe universiteit die een contract afsluit, moeten we het systeem integreren. Dat proces proberen we nu zo veel mogelijk te automatiseren. We willen tegelijkertijd zoveel mogelijk nieuwe mogelijkheden uitrollen. De gebruikers die we nu hebben, zijn ’early adopters’, die wil je zo snel mogelijk meenemen in het innovatieproces. Maar er zijn ook universiteiten voor wie dat niet zo goed

werkt, die hebben liever een oudere versie. Dus we werken nu toe naar een hele stabiele omgeving van een oudere versie, dat wordt dan de productieversie.’ Inmiddels zijn er alleen in Nederland al tien universiteiten die met FeedbackFruits werken. ‘We rekruteren campusambassadeurs bij elke universiteit, die meehelpen bij de introductie van de software. Dat werkt heel goed. Tot nu toe is iedereen die aan een pilot is begonnen, overgestapt op een volledige campuslicentie. We hebben dus een succespercentage van 100 procent,’ aldus De Kok.

Ernst-Jan Bakker

TU Delft in Brazilië: samen werken aan de bio-economie Ir. Ernst-Jan Bakker is directeur van het in 2012 geopende Braziliaanse Joint Research Centre van de TU Delft en BE-Basic. Dat werd twee jaar geleden geopend om de samenwerking tussen Delftse en Braziliaanse wetenschappers te intensiveren. Zo zijn er in 2014 vier grote, nieuwe onderzoeksprojecten van start gegaan en zijn ook de eerste promovendi aan hun ‘dual degree’-programma begonnen. ‘We realiseren een sterke toename in het aantal gezamenlijke activiteiten’, aldus Bakker.

Waar richt de samenwerking in Brazilië zich op? Onze focus is momenteel vooral de biobased economy, met als belangrijke onderdelen bio-energie en biochemie. Het is moeilijk om concrete dingen voor elkaar te krijgen wanneer je aan de slag gaat met het hele TU Delft-portfolio tegelijk; dat is zo breed. Op deze manier kun je beter gericht partners benaderen en projecten binnenhalen. De samenwerking met Brazilië is historisch gegroeid. Patricia Osseweijer, die hoogleraar Biotechnology & Society is, en Luuk van der Wielen, de TU Delft Distinguished Professor Biobased Economy, werken hier al jaren in gemeenschappelijke projecten. Verder heeft die nadruk op bio-economie ook te maken met de band met BE-Basic; het Joint Research Center is een 50-50 samenwerking tussen TU Delft en BE-Basic. Luuk van de Wielen staat ook aan het hoofd van BE-Basic. Die focus op bio-economie is overigens geen beperking; in principe zijn we er voor de hele TU Delft. Dus iedereen is welkom? Jazeker, in september heeft de faculteit Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek een Memorandum of Understanding getekend met het Instituto Technológica de Aeronáutica. Ze gaan samenwerken op het

52

gebied van onderzoek en onderwijs. Er is hier toen een grote delegatie geweest om te spreken met vakgenoten, dus daar groeit nu iets heel moois. Verder zijn TU Delft en BEBasic toegetreden tot een platform dat werkt aan de ontwikkeling van biokerosine voor de luchtvaart, samen met KLM en SkyNRG. Binnen die samenwerking ontwikkelen we meer industrie-gerelateerde projecten rondom kerosine. Dat raakt weer aan waar we hier al mee bezig waren, namelijk die biobrandstoffen. Jullie zijn gevestigd in de University of Campinas (UNICAMP). Waarom daar? Campinas is een uitstekende centrale positie om ons werk te doen, vanwege de hoge concentratie van partijen die zich bezig houden met de bio-economie. Om te beginnen de universiteit van Campinas zelf, maar ook andere onderzoeksinstituten waar we mee samenwerken. Verder is er veel biobased industrie in deze streek gevestigd. Bovendien ligt Campinas vlakbij São Paolo, dat je als economisch centrum regelmatig nodig hebt. We hebben bijvoorbeeld een goede relatie met FAPESP, een financieringsorgaan van de staat São Paolo. FAPESP financiert onder andere R&D-projecten. FAPESP en BEBasic hebben samen in totaal tien van dit

soort projecten gefinancierd tot nu toe, waarbinnen Nederlandse en Braziliaanse wetenschappers samenwerken. Dit jaar alleen al hebben we drie nieuwe FAPESP & BE-Basic projecten binnengehaald; bij twee daarvan is TU Delft penvoerder. Is het noodzakelijk om als TU Delft zelf in Brazilië aanwezig te zijn? Onze samenwerking met Brazilië loopt al heel lang, zeker sinds 2000. Dat gaat dan om bilaterale relaties tussen professoren in Delft en hier. Je ziet echter dat het moeilijk is om dat op te schalen. Er is cultuurverschil en het academisch jaar loopt niet synchroon. Bovendien is de afstand groot en heeft iedereen volle agenda’s. Er zijn limieten aan wat je kunt bereiken op 10.000 kilometer afstand van elkaar. De contacten zijn goed, maar het is moeilijk om de activiteiten uit te breiden. Dat willen we wel, omdat Brazilië belangrijk is op ons terrein. In Brazilië is men bovendien heel erg gericht op persoonlijke relaties. Daarom zijn we tot de conclusie gekomen dat we lokaal aanwezig moeten zijn om opschaling voor elkaar te krijgen. Als je kijkt naar het portfolio dan is dat ook waar gebleken. Er is een sterke toename in het aantal gezamenlijke activiteiten.

53

Waarom is Brazilië belangrijk voor ons? Waar Nederland de eerste stappen op gebied van de bio-economie zet, heeft Brazilië het al tot enorme hoogte gebracht. Ze hebben hier al veertig jaar bio-ethanol; dat is een geweldige schat aan ervaring. Dan is er de schaalgrootte en integrale aanpak van de suikerrietplantages – suikerriet is de grondstof voor bio-ethanol – en de hoeveelheid fabrieken die dat verwerken. Nederland heeft veel kennis op gebieden als moderne bioprocestechnologie, synthetische biologie, en genomica. Die kennis zit bij de TU Delft, maar ook bij bedrijven als DSM en Corbion. De Nederlandse kennis sluit heel mooi aan bij Braziliaanse, want Brazilië heeft een uitstekende wetenschappelijk basis op allerlei gebieden die te maken hebben met biobrandstoffen, zoals conversietechnologie, landbouwproductiviteit, uitstoot van broeikasgassen en bodemecologie. Brazilië is ook nog eens fors aan het investeren in onderwijs en onderzoek op het gebied van de bio-economie en de bio-energie, waarop

TU Delft ook al een ruim portfolio heeft. Dat sluit ook weer mooi op elkaar aan en maakt een hoop dingen mogelijk. Wat is er de afgelopen twee jaar bereikt? We komen nu op het punt dat we de eerste projecten gaan afronden. Het is nog geen oogstfeest, maar we boeken resultaten. Door samen te werken met FAPESP hebben we in die twee jaar tijd bijvoorbeeld een mooi volume gerealiseerd van in totaal 6,5 miljoen euro aan R&D-projecten. Dat gaat om projecten tussen Nederlandse en Braziliaanse partners, dus niet uitsluitend de TU Delft, maar we zijn heel goed vertegenwoordigd. Van de laatste vier toegekende projecten, zijn we er bij drie betrokken. Dat zijn dan vooral de afdelingen Biotechnology en Geoscience & Remote Sensing, de afdeling van professor Ramon Hanssen. Remote sensing houdt in dat je met satellieten vanaf grote hoogte naar onze aarde kijkt. Daarmee kun je bijvoorbeeld zien hoeveel land er in gebruik

is en wat de te verwachten oogst is van het suikerriet. UNICAMP heeft ook een goede onderzoeksgroep op het gebied van remote sensing. Hier gebruiken ze vooral satelliet, in Delft ook andere technieken als radar. Er is nu een promovendus voor een jaar hier, die onderzoekt hoe je met een combinatie van satelliet en radar een beter beeld kunt krijgen. Het is prachtig om te zien hoe die onderzoeksgroepen elkaar aanvullen. Hoe ligt de verhouding tussen voedselproductie en biobrandstoffen in Brazilië? Er is hier in Brazilië sprake van grote synergie tussen voedsel en brandstof. Sowieso is op dit moment maar een half procent van het landoppervlak in gebruik voor het verbouwen van suikerriet. Brazilië houdt het bovendien ook zelf scherp in de gaten. Dit jaar nog concludeerden Braziliaanse onderzoekers dat de ontwikkelingen rondom de teelt voor biobrandstoffen een positieve invloed hebben op de voedselproductie. Dan kun je denken aan onderzoek naar gewassen, bodemgesteldheid of kennis

De juiste man op de juiste plaats Ernst-Jan Bakker werkte jarenlang bij het Energieonderzoek Centrum Nederland (ECN) en bij TNO. Als student liep hij stage in Brazilië, en met een Braziliaanse echtgenote sprak hij inmiddels een aardig woordje Portugees. ‘We hadden het prima naar ons zin in Nederland, maar toen deze vacature voorbijkwam, begon het toch te kriebelen. Het is leuk dat het lukte; ik werd in augustus 2012 aangenomen en twee maanden later zaten we hier.’ Vooral die kennis van het Portugees en Brazilië is belangrijk in zijn functie. ‘Met onze academische contacten

54

kan je redelijk uit de voeten met Engels. Maar voor de dagelijkse dingen niet. Bovendien lopen ook de contacten met mensen waar we veel mee samenwerken vlotter in de eigen taal. Dan is de drempel is lager; die taal is belangrijk.’ Als directeur is hij vooral bezig met het mogelijk maken van bilaterale projecten. ‘Mijn rol is om te zorgen dat er financiering is en om wetenschappers bij elkaar brengen. Regelmatig organiseer ik workshops waarbij Braziliaanse en Nederlandse wetenschappers elkaar ontmoeten en

elkaars werk leren kennen. Samen kunnen zij dan beslissen over mooie, nieuwe onderzoeksvoorstellen.’ Voor de financiering daarvan heeft hij veel contact met financierders als BE-Basic en bijvoorbeeld FAPESP. ‘Ik coördineer bijvoorbeeld dat zij een keer per jaar een call openen rondom een bepaald thema. Dat doen we jaarlijks sinds 2011. Binnen die projecten komen dan ook weer postdocs en promovendi over en weer. Dat is dan een prachtige uitwisseling van kennis en mensen.’

‘Misschien kun je uit pulp of stro ook nog brandstof maken, of juist hele interessante grondstoffen voor de chemische industrie. Dan creëer je veel meer waarde’ over waterhuishouding en bemesting. Ook de mechanisatie van de agricultuur is belangrijk. Niet zo heel lang geleden werd hier nog grotendeels handmatig geoogst, maar de mechanisatieslag is inmiddels vergevorderd. Helaas heeft het land wel te maken met een populatie die niet in alle regio’s even goed gevoed is. Er zijn serieuze armoedeproblemen, maar in Brazilië wordt de voedselvoorziening juist positief beïnvloed door de ethanolproductie. Wat kan Brazilië eigenlijk van ons leren? Brazilië heeft jarenlange ervaring in wat we noemen biobrandstoffen van de eerste generatie, waarbij je suikerriet gebruikt om biobrandstof te maken. De tweede generatie is dat je ook het afval van suikerriet gebruikt, niet alleen voor brandstof maar ook als grondstof voor de biochemie. Vooral op dat gebied is onze wetenschappelijke interactie. Als afval zich ophoopt dan is het een kostenpost; als je het gebruikt als grondstof kun je er juist geld mee verdienen. Bij het oogsten van suikerriet laat je de bladeren en toppen achter, en na het uitpersen van suikerriet blijft er nog eens een droge, vezelachtige pulp over, de bagasse – je ziet het op de foto. Die pulp verbranden ze nu om er elektriciteit van te maken, dus de bio-ethanolfabriek verkoopt ook stroom. Misschien kun je uit die pulp of dat stro ook nog brandstof maken, of juist hele interessante grondstoffen voor de chemische industrie. Dan creëer je veel meer waarde. Brandstof is bovendien een bulkmarkt; dat is interessant vanwege het volume, maar de marges zijn heel klein. Als er ontwikkelingen zijn op het gebied van aardolie of schaliegas, dan is het nog maar de vraag of je veel kunt verdienen aan je biobrandstof. Het is kwetsbaar. Als je dus

55

aanvullende processen kunt bedenken om ook wat uit je reststromen te halen, verbeter je de business case. Dat is voor iedereen interessant. En dat is waar TU Delft en BEBasic heel goed in zijn. Hoe is de samenwerking op onderwijsgebied? Daar gebeurt van alles. We organiseren met de universiteit van Campinas ‘dual degree’-projecten voor promovendi. Er zijn nu verschillende Braziliaanse promovendi die hun doctorsgraad zowel in Delft als in Brazilië gaan halen. We zijn nu ook bezig met een ‘dual degree’ voor een Nederlandse student uit Delft. Dit is nog nieuw terrein; je moet zorgen voor harmonisatie tussen de eisen die iedereen stelt, bijvoorbeeld op administratief gebied en zorgen dat er overeenkomsten liggen die dat ondersteunen. We streven naar 25 dual degree-promovendi tot aan 2020. Verder loopt er een educatieprogramma met cursussen, tot nu toe vaak op die biobased economy gericht. De cursussen zijn bedoeld voor studenten, maar post-graduates zijn ook welkom. Vaak gaat het om intensieve cursussen van een week, omdat we vanuit Delft professoren invliegen. Aanstaande februari houden we een cursus waar vijftig cursisten op afkomen; de helft studenten, de andere helft professionals die zich op hun vakgebied willen blijven ontwikkelen. Er is grote belangstelling voor zulk onderwijs met een internationaal karakter en met een mix van academische en industriële docenten. Die laatste kunnen we vanuit onze partners weer prima inschakelen. We hebben vanuit Brazilië ook meegewerkt aan de Massive Open Online Course dit TU Delft over biotechnologie heeft gemaakt. Omdat Brazilië natuurlijk zo’n mooi case

is om te presenteren, hebben we hier samen met UNICAMP drie modules voor de MOOC gemaakt. Één module gaat over de geschiedenis van de bio-ethanol in Brazilië en er is er één over hoe bioethanol wordt geproduceerd. De derde module gaat over de duurzaamheid van de Braziliaanse biobrandstof op dit moment, daarin hebben we het kort over ‘food vs fuel’, maar we kijken vooral naar onderwerpen als broeikasgasemissies en naar de socioeconomische duurzaamheid, dus zaken als arbeidscondities. Brazilië was de afgelopen jaren erg ‘hot’ om zaken te doen… Op het moment dat Europa de economische crisis indook, zijn een heleboel landen gaan zoeken naar nieuwe markten. Brazilië heeft een gigantische interne markt; er wonen bijna 200 miljoen mensen. Op het moment dat het elders in de wereld misging, liep het hier economisch vrij goed. Er was een sterke groei in de middenklasse in Brazilië, die meer en meer ging consumeren. Dat was een uitstekende driver voor de industrie. Toen is Brazilië helemaal platgelopen door mensen die wat met het land wilden doen. Maar als ik om me heen kijk in onze wereld, dan denk ik dat wij een van de weinigen zijn die het op deze manier gedaan hebben. Met een permanente vestiging, een sterke focus, en zelf activiteiten ontwikkelen. Dat zie ik wel als uniek. Er zijn weinig universiteiten die op dezelfde manier bezig zijn. Dat is wel nodig. Als je een keer binnenwandelt voor een goed gesprek en je gaat weer weg, dan wordt al snel weer overgegaan tot de orde van de dag.

Technische Universiteit Delft T: +31 (0)15 27 89111 E: [email protected] www.tudelft.nl Postadres: Postbus 5 2600 AA Delft