De wereld als virtueel laboratorium

Technisch ingewikkeld
VL-e staat voor Virtual Laboratory for e-Science. Die e-Science kan elk wetenschapsgebied zijn. Gridcomputing - het delen van de opslagcapaciteit of rekenkracht van meerdere computers via het netwerk - is sterk aangejaagd door domeinen die van oudsher al grote hoeveelheden data produceren, onder meer astronomie en hoge-energiefysica. Maar ook andere onderzoeksgebieden worden steeds data-intensiever. Om de nieuwe vormen van wetenschapsbeoefening te faciliteren is het VL-e in het leven geroepen. Geleyn Meijer van LogicaCMG is verantwoordelijk voor de kennistransfer. "In de toekomst zal er in wetenschap en engineering steeds meer gebruik worden gemaakt van IT om onderzoek te doen: 'e-Science'. VL-e richt zich op het ontwikkelen van de e-Science omgeving. De mogelijkheden van gridcomputing zijn er al, maar die zijn technisch nogal ingewikkeld. Dergelijke voorzieningen moeten  ook voor niet-IT'ers geschikt worden gemaakt. Daarvoor ontwikkelen we binnen VL-e onder meer software."

Snel groeiende data
Niets lijkt in de wetenschap zo snel te groeien als data. Door bijvoorbeeld steeds vaker sensoren toe te passen, die bovendien overal en altijd staan te meten, groeit de omvang van onderzoeksdata in de biologie exponentieel. Doordat de medische imagingtechnieken een steeds gedetailleerder plaatje van elk deel van ons lichaam kunnen maken, krijgen we ook daar een explosieve groei van data. "Het opslaan en verwerken van deze data om er zinnige dingen mee te doen is dé grote uitdaging", vat Meijer samen. In grote lijnen heb je het dan over drie dingen: je wilt rekenkracht delen van verschillende computers, je wilt opslagcapaciteit delen en je wilt specifieke apparatuur delen. Denk aan kostbare instrumenten die op een bepaalde plaats vast staan. Het VL-e gebruikt bestaande technieken - zoals gridcomputing - en bestaande faciliteiten - zoals SURFnet6 - en combineert die tot een gebruiksvriendelijke infrastructuur." VL-e probeert op die manier een raamwerk te creëren waarbinnen generieke onderdelen van applicaties worden aangeboden aan de onderzoeker. Die kan zich volledig aan zijn onderzoek wijden en gebruikmaken van de infrastructuur zonder zich in de technische specificaties ervan te hoeven verdiepen.

Proof of concept
VL-e ontwikkelt volgens een 'proof of concept' aanpak. "We bouwen dingen en bieden die aan de gebruikers aan", zegt Meijer. "Wanneer je aan de eindgebruiker vraagt wat hij nodig heeft, kan hij zich daarvan nog geen concrete voorstelling maken en daar komt dan niet veel uit. De eindgebruiker zegt dan op zijn beurt 'maak maar wat', waarop ontwikkelaars weer kunnen vragen 'wat dan?'. Zo blijft de ontwikkeling steken. We gaan dus gelijk op met de gebruikers: wat we maken, bieden we niet aan als 'af' product, maar als een product dat we samen verder kunnen verbeteren. We moeten leren wat voor elke groep handig is."

Smaakjes en stofjes
Met de producten die VL-e ontwikkelt, bouwt het aan het virtuele laboratorium. Dat wordt inmiddels druk gebruikt, bijvoorbeeld in de medische wetenschap. Deelnemers in VL-e als het Academisch Medisch Centrum (AMC) en Philips Medical maken er gebruik van in het medische domein, maar ook biologen, vaste-stoffysici en researchers van DSM zijn er virtueel te vinden. VL-e lost aan de ene kant problemen op voor gebruikers: de behoefte aan data-opslag en rekenkracht en de behoefte aan apparatuur die niet overal beschikbaar is. Aan de andere kant probeert het VL-e ook wetenschappers bewust te maken van de mogelijkheden die er zijn. "Bijvoorbeeld in het domein van sociaal-wetenschappelijk onderzoek", legt Meijer uit. "Daar bestaat nog geen duidelijk beeld van de mogelijkheden, je zou kunnen zeggen dat daar een latente behoefte is. Voor vele gebruikers is dit ook een nieuwe manier van werken." De ervaring leert echter dat steeds nieuwe domeinen gebruik gaan maken van het virtuele laboratorium. Meijer: "Waterhuishouding en ruimtelijk ordening bijvoorbeeld. Denk aan berekeningen over de stijging van de zeespiegel. Maar ook food-engineering. Unilever is bijvoorbeeld ook bij VL-e betrokken. Zij hebben in hun researchfaciliteiten over de hele wereld gigantische hoeveelheden data. Over smaakjes en stofjes, maar ook over voedselveiligheid en regelgeving. Die data is verschillend van aard; de uitdaging is uit al die data in al die vormen zinnige informatie te krijgen over bijvoorbeeld een niet-verleppend broodje of de waardering van de smaak bitter in verschillende culturen. Een zoekmachine als Google kijkt alleen naar syntaxis - komt een woord voor en hoe vaak - en niet naar semantiek. Je hebt een zoeksysteem nodig dat dieper graaft en ook leert. Die technologie ontwikkelt VL-e dan."

Vogelzwermen
Ook voor de Koninklijke Luchtmacht loste VL-e een probleem op: het voorspellen van vogelbewegingen. De (on)voorspelbaarheid van zwermen vogels zorgt regelmatig voor grote materiële schade aan vliegtuigen en voor gevaarlijke situaties. Met radar, veldobservaties en historische data kon er wel een beetje voorspeld worden waar en wanneer vogelzwermen zich zouden voordoen, maar de precisie was niet groot genoeg. Meijer: "De informatie is allemaal beschikbaar, maar het is zoveel dat je bijna niet tijdig iets zinnigs kunt zeggen. Door de opslagcapaciteit en rekenkracht in het virtueel laboratorium krijg je dat wel voor elkaar."

Een deeltjesversneller op je desktop
Door gridcomputing, snelle optische verbindingen en de juiste gereedschappen is het mogelijk op grote afstand geavanceerde apparatuur te delen. De synchrotron (een bepaald type deeltjesversneller) van de universiteit van Saskatchewan (Canada) is sinds kort benaderbaar via het Canadese onderzoeksnetwerk CaNet4. Wetenschappers kunnen hun onderzoeken in de Synchrotron - vooralsnog op het gebied van protein crystallography, later ook op ander gebied - vanaf hun eigen werkplek aansturen. Dat kan een werkplek elders in Canada zijn, maar ook in Australië of elders ter wereld.