Frits Prakke

Archive for november, 2000|Monthly archive page

Verzin 10.000 listen, Tom Poes

In Technisch Weekblad on maandag, november 20, 2000 at 20:28

De ware steen der wijzen is niet de geniale oplossingen, maar de manier om geniale oplossingen te bedenken. Het denken daarover verschilt naar plaats en tijd. Ingenieurs, bijvoorbeeld, spreken over ”Methodisch Ontwerpen’’. Vroeger geloofden de mensen vrij algemeen in goddelijke inspiratie of genade als bron van ingevingen. Litteratoren hebben hun rode wijn. Heer Bommel roept in geval van nood: “Tom Poes, verzin een list!” Iedere wetenschap kent zijn methodologie, die zich per generatie vernieuwt.

Hoe ontwerpen we een betere Dieselmotor? Inzichten over methodologie komen niet alleen tot stand door verschillen in discipline, cultuur of generatie, maar ook door technische ontwikkelingen. Denk maar aan de microscoop. Volgens de New York Times van19 september maken ingenieurs aan de universiteit van Wisconsin gebruik van supercomputers om door middel van zeer grote aantallen simulaties te komen tot een sterk verbeterd ontwerp van de dieselmotor. De Silicon Graphics Origin 2000 en geavanceerde genetisch algoritmen stellen het Wisconsin team van Dr. Rolf Reiz in staat met hun ontwerpmethodologie de natuur na te bootsen.

Zeer grote aantallen verschillende ontwerpen moeten, net als verschillende mutaties in de natuur, tegen elkaar concurreren op doelvariabelen zoals brandstofverbruik en roet- en nitraatuitstoot. De winnende ontwerpen gaan door voor een volgende ronde van variatie en natuurlijke selectie.

In plaats van aan de genen, vindt bij het onderzoek aan de dieselmotor de variatie plaats aan de parameters van het ontwerp van de dieselmotor, zoals de hoeveelheid brandstof die wordt ingespoten, het tijdstip van de inspuiting en de cilinderdruk. Zonder enige kosten voor de bouw van een prototype werd aldus een ontwerp gemaakt voor een dieselmotor die 15 % minder brandstof gebruikt en een derde minder stikstofoxide en 50 % minder roet uitstoot..

Het resultaat is nog niet een compleet nieuw ontwerp, maar wel de richting waarin een nieuw ontwerp zou moeten gaan. De simulaties hebben aangetoond dat er veel winst valt te behalen door de brandstof in meerdere, zeer kleine hoeveelheden uit te sproeien in plaats van een enkele hoeveelheid per cyclus. De beperking van deze ontwerpmethode ligt in de capaciteit van de gebruikte supercomputer. Deze moest nu nog twee weken continue draaien om tot een optimale configuratie van een klein aantal motorparameters te komen. Dat zal in de toekomst alleen maar versnellen, zodat dan het aantal mutaties kan toenemen.

De lessen die we kunnen trekken uit dit voorbeeld betreffen niet in de eerste plaats het ontwerp van dieselmotoren. Ik beken graag dat ik daar weinig van weet. Het gaat erom dat in de huidige tijd de manier waarop we moeten zoeken naar nieuwe kennis – de listen van Tom Poes – door toedoen van de computer geheel anders is dan vroeger. Het eenmalige geniale idee is minder belangrijk geworden, evenals de goddelijke genade. Het zwaartepunt ligt tegenwoordig veel meer bij de herhaaldelijke toetsing van opvolgende ontwerpen aan de gestelde eisen. Dat is ook de strategie van succesvolle Internet ondernemers. Deze gooien hun aanbiedingen direct op hun website, om pas later, aan de hand van reacties van gebruikers, de parameters van hun product te verbeteren. Het gaat niet om de genetische algoritmen en supercomputers uit het voorbeeld van de dieselmotor. Het gaat erom dat de ontwerpfase veel korter wordt, en de latere toetsing en aanpassing belangrijker. Dit is misschien ook wel het nieuwe paradigma voor een lange reeks van wetenschappen van scheikunde tot economie, bestuurskunde en psychologie. Anno 2000 moet Tom Poes niet. één, maar 10.000 listen bedenken. De computersimulaties, of de praktijk, wijzen dan wel uit welke de beste is. Ontwerpmethodologie is gegaan van goddelijke genade naar giga-computer.

Advertenties