17 feb. 1999
4 minuten
Ruim zestig wiskundigen gaan deze week de uitdaging aan om zes vraagstukken van bedrijven op te lossen. De inzet: een beter bestralingsplan voor kankerpatiënten, optimale routes voor hoogspanningskabels, snellere MRI-scans, een energiezuinigere app, nauwkeurigere voorspellingen van de levensduur van kogellagers en betere weersvoorspellingen. De wiskundigen komen van alle Nederlandse en enkele buitenlandse universiteiten. Dr. Tobias Muller van de Universiteit Utrecht is voorzitter van de organiserende Studiegroep Wiskunde met de Industrie.
"Bij heel veel bedrijven en non-profit organisaties werken wiskundigen, maar voor innovatieve oplossingen hebben ze toch gespecialiseerde wiskundige kennis nodig. Je ziet bijvoorbeeld steeds vaker dat slimmere wiskundige rekenmethoden nodig zijn, omdat de rekencapaciteit van computers tegen zijn technologische grenzen aanloopt", aldus dr. Tobias Muller, universitair docent Wiskunde aan de Universiteit Utrecht. De geselecteerde vraagstukken zijn afkomstig van het Nederlands Kanker Instituut (NKI), de Britse NM (Network Mapping) Group, Philips Healthcare, Mobidot, SKF en het KNMI.
Snelkookpan
Wiskunde en Industrie is een ‘snelkookpan’. Maandag lichtten de bedrijven hun probleem toe en tot en met donderdag sluiten de teams zich op om aan een oplossing te werken. Vrijdag wordt afgesloten met presentaties van de uitkomsten. Onder de wiskundigen bevinden zich hoogleraren, maar ook enkele masterstudenten. Het concept is beproefd: sinds 1968 zijn er in Europa al 105 eerdere edities georganiseerd, waarvan sinds 1998 vrijwel jaarlijks ook in Nederland.
De zes vraagstukken
Voor het NKI moet een slimme rekenmethode bedacht worden om het bestralingsplan snel te kunnen aanpassen aan de veranderde anatomie. De NM Group wil een methode om te kunnen berekenen wat de optimale route voor hoogspanningsmasten is, als rekening wordt gehouden met alle kosten. Voor Philips Healthcare moeten signalen uit een MRI-scanner supersnel omgerekend worden naar een correct beeld. Mobidot wil voor een app uit minder data dezelfde hoeveelheid informatie halen. Voor SKF moet een testprogramma worden ontworpen dat nauwkeuriger de levensduur van hun kogellagers voorspelt. En het KNMI ten slotte, wil zo slim mogelijk verschillende dynamische atmosfeermodellen koppelen, om betere weers- en klimaatvoorspellingen te kunnen doen.
1. Patiënten met een hoofd/halstumor worden meestal zes weken bestraald op basis van een CT-scan voorafgaand aan de behandeling. Hierbij wordt geen rekening gehouden met veranderingen die tijdens de behandelperiode kunnen optreden door bijvoorbeeld afvallen, tumor regressie en het ontstaan van oedeem. Hierdoor bestaat een risico dat de tumor te weinig dosis ontvangt en omliggend gezond weefsel te veel. Het is echter mogelijk voorafgaand aan een bestralingssessie veranderingen in de anatomie goed af te beelden en wiskundig te beschrijven worden. Het Nederlands Kanker Instituut wil nu een slimme rekenmethode om snel, binnen een minuut, het bestralingsplan aan te passen aan de veranderingen in de anatomie, zonder uitgebreide stralingsdosis berekeningen.
2. De Britse NM (Network Mapping) Group wil op basis van geografische gegevensverzamelingen kunnen berekenen wat de optimale route is van hoogspanningsmasten als rekening wordt gehouden met alle kosten. Als masten dichtbij bewoond gebied geplaatst moeten worden, levert dit bijvoorbeeld extra kosten op vanwege de weerstand van de bewoners en schadevergoedingen die betaald moeten worden. Zo zijn er naast veel routemogelijkheden ook veel geografische factoren die de berekening complex maken.
3. Philips Healthcare wil graag een nieuwe signaalverwerkingstechniek voor MRI-scanners onderzoeken, omdat hierdoor het scannen sneller gaat. De eerste vraag is wat het optimale scantraject is, waarbij met zo min mogelijk gegevens toch een gedetailleerd en correct beeld ontstaat. Vervolgens moet een slimme rekenmethode voor de computer worden bedacht die de signalen van de scanner binnen 15 milliseconde in dit beeld omzet.
4. Mobidot heeft een app ontwikkeld die via GPS-, 4G- en WiFi-signalen van de smartphone het reisgedrag van de gebruiker bijhoudt. Door de continue stroom van gegevens tussen de smartphone en de server met de geografische database, is de batterij van de telefoon echter snel leeg. Mobidot wil daarom graag een slimmere rekenmethode, zodat zij met minder data toch voldoende gegevens over het reisgedrag kunnen verzamelen. Daarnaast willen ze dat de rekenmethode automatisch ‘onzindata’ weggooit.
5. SKF, een internationale leverancier van kogellagers, wil beter kunnen voorspellen wat de levensduur van hun producten is. Hierbij gaat het om vragen als hoeveel testmachines, hoeveel tests en welke volgorde van tests zijn het beste en welke wiskundige berekeningen moet je op de testresultaten loslaten. Omdat hierbij veel factoren een rol spelen, is dit een complex statistisch probleem.
6. Voor voorspellingen van het weer en het klimaat combineert het KNMI verschillende modellen van de atmosfeer, omdat ieder model zijn eigen sterke punten heeft. De vraag is nu hoe dit wiskundig zo slim mogelijk kan worden gedaan, zodat het rekenen zo min mogelijk tijd kost en de uitkomsten zo nauwkeurig mogelijk zijn. De wiskundige uitdaging ligt in het begrijpen en ‘trainen’ van gekoppelde dynamische modellen.
Wiskunde en de Industrie wordt medegefinancierd door STW, NWO en het Koninklijk Wiskundig Genootschap.
Bron: Universiteit Utrecht
Anderen lazen ook
