Betere doorvoersnelheid sensornetwerken met wiskunde

Onderwater deed zijn onderzoek samen met praktijkpartners, die metingen deden aan het binnenklimaat van kinderdagverblijven en een sporthal. "Voor een kinderdagverblijf is het belangrijk dat het kooldioxidegehalte goed is, want bij een te hoog gehalte kunnen mensen zich niet goed concentreren", licht de promovendus toe. "Om het binnenklimaat te kunnen verbeteren, meten sensoren het CO₂-gehalte, de luchtvochtigheid en de temperatuur. Als veel van die sensoren hun metingen naar een centraal punt doorsturen, moeten ze soms lang op elkaar wachten. Eén sensor kan zelfs het netwerk gaan domineren, wat niet goed is voor realtime toepassingen zoals actieve ventilatie. Met wiskundige technieken is het nu mogelijk om de parameters van een ZigBee netwerk zo in te stellen dat een optimale doorvoersnelheid van gegevens naar een centraal punt behaald kan worden. Ook kunnen we nu de beste instellingen vinden zonder daarvoor een groot en duur netwerk te hoeven opzetten." De resultaten zijn relevant voor bijvoorbeeld toepassingen in het Internet of Things.

Onzekerheid

Martijn Onderwater bestudeerde daarnaast wiskundige modellen voor het nemen van beslissingen in onzekere omstandigheden, zogeheten Markov-beslismodellen. Onzekerheden komen ook vaak voor bij sensormetingen. Onderwater legt uit: "Bij een calamiteit op bijvoorbeeld een perron wil je mensen aan de hand van sensormetingen naar de juiste nooduitgang leiden. Een advies om naar de dichtstbijzijnde nooduitgang te gaan kan verkeerd uitpakken als er korte tijd later net een drukke trein stopt. Het is van belang om onzekerheden mee te nemen in de beslissing". Tot nu toe moet er steeds een nieuwe strategie worden uitgerekend als het model afwijkt van de werkelijkheid, wat rekenkundig lastig is. Onderwater ontwikkelde een nieuwe, innovatieve methode die dit nadeel niet heeft, waarbij hij waardefuncties benadert met evolutionaire algoritmen (dynamische strategie). De aanpak levert goede strategieën en heeft veel potentie. Onderwater: "De methode is interessant voor  allerlei problemen die door Markov-beslismodellen beschreven kunnen worden, zoals het bepalen van prijzen van hotelkamers in de toekomst".

Het onderzoek is uitgevoerd op het Centrum Wiskunde & Informatica (CWI) en de Vrije Universiteit (VU) en is mede gefinancierd door een IOP-programma van het ministerie van Economische Zaken.