Een draadloos netwerk is net een ultrakoud gas

Het ligt niet direct voor de hand, maar bepaalde draadloze netwerken gedragen zich net als ultrakoude gassen. Als je de één begrijpt, kun je dus ook de ander doorgronden. Dat heeft Jaron Sanders laten zien in een van zijn artikelen. De Wiskunde-promovendus kreeg vorige week de TU/e Academic Award voor het beste proefschrift.

Sanders promoveerde op het proefschrift ‘Stochastic optimization of large-scale complex systems ‘.  

Hij onderzocht de mogelijkheden om het gedrag van complexe systemen te voorspellen en beïnvloeden, ondanks het feit dat dergelijke systemen altijd onderhevig zijn aan toeval. De systemen waar Sanders naar keek bestaan uit vele kleine onderdelen die opereren volgens relatief eenvoudige lokale regels (bijvoorbeeld deeltjes), maar die door netwerkeffecten toch zeer ingewikkeld gedrag vertonen. Sanders keek onder andere naar modellen van deeltjessystemen, draadloze netwerken, en wachtrijsystemen.

Het wachtrijsysteem bijvoorbeeld bestaat uit klanten en personeel. Omdat er willekeurigheid is in de momenten dat klanten aankomen staan er soms klanten te wachten, en staat er soms personeel te wachten. De kunst is om dit wachtrijsysteem zo in te richten dat de klant niet te lang hoeft te wachten, maar ook zonder nodeloos hoge personeelskosten te maken. Andere onderzoekers hadden al aangetoond dat er een wiskundig regime is waarmee een wachtrijsysteem heel groot en tegelijkertijd heel efficiënt kan worden: een regime waarin zowel klant als personeel beiden niet onnodig veel wachten. Sanders keek naar grote wachtrijsystemen die in dit efficiënte regime opereren, en heeft daarbovenop een controlealgoritme weten te plaatsen waarmee hij de kans op wachten kan beïnvloeden en kosten kan minimaliseren voor zowel de klant als het systeem.

Ook heeft hij gekeken of je modellen uit de besliskunde kunt toepassen op bepaalde deeltjessystemen uit de natuurkunde. "Wij wisten van een ultrakoud gas waarin de deeltjes onderling een interactie hebben die lijkt op de interactie tussen zenders in draadloze netwerken. Ik ben gaan onderzoeken of onze verbeteralgoritmen en wiskundige analyses daar ook op konden worden toegepast. Dat bleek inderdaad het geval." Deze bevinding is interessant omdat dit gas onder andere wordt bestudeerd door onderzoekers die werken aan de ontwikkeling van kwantumcomputers.

Andere winnaars

De uitreiking van de TU/e Academic Awards is een jaarlijkse traditie van de Technische Universiteit Eindhoven. De winnaar van het beste proefschrift en ontwerpproject mogen 5000 euro mee naar huis nemen, de student met het beste afstudeerproject krijgt 2500 euro.

acFoto: Bart van Overbeeke

De prijs voor het beste afstudeerverslag ging naar Ronen Kroeze. Zijn afstudeerproject ‘Finite range corrections to the universal E_mov spectrum ‘ voerde hij uit bij de faculteit Technische Natuurkunde. In zijn onderzoek ontdekte hij universele wetten voor de beschrijving van elementaire deeltjes. Zijn onderzoeksresultaten zijn van belang voor het gedrag van ultrakoude atomen, en draagt dankzij de universele geldigheid ook bij aan de ontwikkeling van nieuwe kwantum technologieën.

De prijs voor het beste eindproject van de tweejarige ontwerpersopleiding PDEng gaat naar Evangelos Stamatopoulos. Zijn ontwerp ‘Environment Model Creation and ADAS Architecture for trucks: Design and implementation of a sensor fusion algorithm ‘ voerde hij uit bij het Stan Ackermans Institute / Automotive Systems Design. Hij ontwikkelde een model van omgevingssensoren, relevant voor de ontwikkeling van zelfrijdende auto’s. Hij wist dit omgevingsmodel succesvol toe te passen bij de zogeheten Traffic Jam Assist functie in DAF vrachtwagens.