Nederland leidt op in gridtechnologie

HermancePhotography-Karina-22

Dit artikel werd in 2004 gepubliceerd in NRC, op de pagina wetenschap & onderwijs. Ik weet nog precies het moment dat ik de zaterdagkrant opensloeg en mijn naam bij mijn verhaal zag staan. Ik was ‘arrivée’ als schrijver.

Wie de titel master wil halen in Informatica, kan niet langer terecht aan de Universiteit van Amsterdam. De masteropleiding Computer Science is vervangen door Grid Computing. Het is de enige opleiding in gridtechnologie in Europa. Of, zoals de wetenschappers het zeggen: “Het is ons niet bekend dat iemand anders het ook doet.”

“We verleggen onze focus naar de toekomst van informatica,” zegt decaan Walter Hoogland. “De wereld verdigitaliseert en er is steeds meer data. Maar de capaciteit van individuele computers is beperkt. Om iets met al die data te kunnen doen, moeten rekenkracht en opslagruimte aan elkaar worden gekoppeld. Idealiter ontstaat dan een wereldwijd netwerk van computers, een grid, dat zelfs de meest complexe berekeningen aan kan.” Gridtechnologie komt vanuit Amerika en wordt gezien als een van de belangrijkste vernieuwingen sinds de komst van het internet. 

Op de eerste dag van het academisch jaar zitten zo’n twintig jongens in een klaslokaal in het Science Park in Amsterdam. De helft komt uit Nederland en de helft uit de rest van de wereld.  Israël, China, Duitsland. Ze kiezen voor grid computing vanwege het experimentele karakter of omdat ze geloven dat dit de belangrijkste technologie van de toekomst is. Voor aanvang van het college zegt Derek Groen (22): “De technologie is zo nieuw dat hij nog niet vastligt. Natuurlijk weten we niet hoe het grid er over tien jaar uit zal zien, maar dat wist ook niemand van internet. Het heeft gewoon heel veel potentieel.” De buitenlandse studenten nippen wat onwennig aan hun koffie of thee. De meeste zijn pas dit weekend in Nederland gearriveerd.

Motivatie

De Wetenschapsfaculteit was verrast over de snelheid waarmee het ministerie van Onderwijs de nieuwe Masteropleiding goedkeurde. Jan Bergstra, directeur informatiewetenschap van de UvA: “Informatica is veel meer dan alleen computers. Een computer is daar waar gerekend wordt en dat rekenproces zit lang niet altijd meer op dezelfde plek, in de doos onder het scherm. Sterker nog, vaak weten we niet eens waar het zich bevindt. De UvA vindt deze ontwikkeling belangrijk genoeg om het curriculum daar op aan te passen.”

Peter Sloot, hoogleraar Computationele wetenschappen aan de Universiteit van Amsterdam (UvA), is de stuwende kracht achter de Grid Computing Master. “Wanneer ik mensen uitleg wat gridtechnologie is, komt altijd het SETI@Home-project ter sprake. Het is een aardig illustratie om het gridconcept te verduidelijken.” Het SETI  Instituut (SETI staat voor Search for extra-terrestrial intelligence) gebruikt computervermogen van internetgebruikers om de data te analyseren die het ontvangt van de radiotelescoop in Puerto Rico. Gebruikers kunnen vanaf de SETI-website een screensaver downloaden, die na installatie dagelijks rekentijd ‘steelt’ van hun computer. Wanneer de processor niet bezig is met zijn eigen werk, analyseert hij de data en stuurt die vervolgens terug naar SETI.  Sloot: “Er zijn miljoenen computers op de wereld die maar een fractie van hun rekenkracht gebruiken. Waarom zou je die niet benutten? Die gedachte ligt aan de basis van grid computing. Wat SETI@Home doet is iedereen een boek geven en zeggen: lees dit, kom bij me terug en vertel me wat er in staat. Data gaat ergens heen, het maakt niet uit waar naartoe, er wordt iets mee gedaan en het komt weer terug. Dat is vrij eenvoudig. Met grid computing krijgt iedereen deel van een boek. Dat betekent dat er onderling gecommuniceerd moet worden voordat we iets met de data te kunnen.”

Oude mannetjes

Een voorbeeld. Tsjechië lijdt minstens twee keer per jaar onder een grote overstroming. Sloot’s onderzoeksgroep is betrokken bij een experiment aldaar dat bestaande data combineert om te komen tot effectieve rampenbestrijding. Wat is daarvoor nodig? Ten eerste de waterstand van de rivier. Die data is op te vragen vanaf de satelliet. Ten tweede worden sluizen niet meer open en dicht gedraaid door oude mannetjes, dat gaat allemaal elektronisch. Ten derde is op internet de weersvoorspelling op te vragen voor bijna iedere plek ter wereld. Sloot: “Al die data is er en kunnen we combineren. Dus als het water in de rivier zo hoog staat, de stand van de sluizen zus is en dit de verwachte hoeveelheid regen is, dan kunnen we voorspellen dat binnen afzienbare tijd een grote golf het land overspoelt.”

Om dat te kunnen berekenen zijn complexe modellen nodig, slimme software, ingewikkelde simulaties en veel, veel computerkracht. Maar waarom alleen voorspellingen doen, wanneer politie-, brandweer- en legerinfrastructuur ook elektronisch is. “Voeg die data toe en je bent in staat tot gerichte rampenbestrijding,” aldus Sloot. “We kunnen dan op beleidsniveau informeren. Heel kort door de bocht: die mensen staan straks met hun voeten in het water, dus als jij nou sluis A openzet en de politie op punt B het verkeer laat reguleren, dan ben je klaar.” Om al die kennis en systemen aan elkaar te hangen en met elkaar te laten communiceren is grid computing nodig.

Virtual reality

Het tweede deel van het college laat zien wat op dit moment al mogelijk is en het oogt spectaculair. Virtual reality is een veelgebruikte techniek. Sloot: “Het maakt de grootte en de complexiteit van de data toegankelijk.” De heren in het klaslokaal kijken goedkeurend naar pulserende en kloppende bloedbanen in mensvorm. Deze simulatie, die niet had misstaan in de film Hollow Man, is een product van het CrossGrid-project, waaraan 21 partijen uit elf Europese landen aan meewerkten. De verschillende laboratoria haakten hun kennis en apparatuur (van scanners tot computers) aan elkaar en creëerden een systeem dat chirurgen in staat stelt om virtueel een bypassoperatie uit te voeren. De artsen krijgen op een scherm een 3D-simulatie van de bloeddoorstroming van een menselijk torso te zien, waarmee ze interactie kunnen aangaan. Zo leren ze hoe ze een operatie zo efficiënt mogelijk kunnen uitvoeren.

De mondiale behoefte om de immer groeiende stroom data te kunnen verwerken, is de basis geweest voor het ontstaan van de grid-visie. De onderliggende motivatie voor de masteropleiding grid computing is om Nederland op de wetenschappelijke kaart te houden.

Het is nieuwe technologie en behalve voor de hand liggende problemen als beveiliging en de menselijke achterdocht over het delen van data, zijn er zijn nauwelijks mensen die genoeg kennis hebben om de data juist te interpreteren. Neem het experiment in Tsjechië. Sloot: “Het vereist deskundigheid uit meerdere vakgebieden. Je moet mensen hebben met verstand van het weer, van water, van satellietdata. Je hebt naast informatici ook biologen, scheikundigen, natuurkundigen, en wiskundigen nodig om de data te ontsluiten. Grid computing vraagt om mensen met een brede technische kennis. En die zijn er nauwelijks en zeker niet in Nederland.” Volgens Sloot stromen er niet genoeg studenten naar exacte studies omdat ze op de lagere en middelbare school zelden worden gestimuleerd te kiezen voor een exacte richting. “In Nederland vinden we het belangrijker dat onze kinderen Frans leren dan informatica. Ze worden aangemoedigd economie te gaan studeren of politicologie, maar wetenschap en techniek? Dat is voor zonderlingen.”