Tag Archief: mensen

Van wachtmerrie tot droomjob

Veni.Woensdag schreef ik al dat ik een Veni-subsidie heb gekregen van het NWO. Vandaag gun ik jullie een blik achter de schermen, waar de Veni-kandidaten op hun nagels bijten van de spanning. Onderzoek is mijn passie en ik zou het zeker niet willen missen, maar het leven als onderzoeker is er ook één van grote onzekerheid. Dan heb ik het nog niet eens over de twijfels die horen bij periodes waarin de gewenste resultaten uitblijven, maar over de grote onrust die hoort bij het leven van tijdelijke contracten. Welkom in de schaduwwereld die ‘postdoc’ heet.

Een postdoc (of voluit: postdoctoraal onderzoeker) is iemand die zijn of haar proefschrift verdedigd heeft en met dit doctoraatsdiploma op zak nog langer als onderzoeker aan de universiteit wil blijven werken. Een postdoc is dan wel geen groentje meer, maar hij of zij heeft ook nog geen eigen onderzoeksgroep of vaste aanstelling zoals een professor. Zie de figuur hieronder voor een visueel overzicht.

Postdoc.

Postdocs: wie zijn ze en wat doen ze? In een vorig bericht had ik het over stereotypen rond onderzoekers. Daarin ontbrak nog dit treffend overzicht rond postdocs – al denk ik dat het echte probleem met de beeldvorming rond postdocs is dat er buiten de universiteit haast niemand weet dat ze bestaan… (Bron afbeelding.)

Als onderzoeker aan de universiteit kun je twee kanten uit: ofwel solliciteer je voor een positie bij een bestaand project, ofwel schrijf je zelf een onderzoeksvoorstel en probeer je daar financiering voor te vinden. (Vandaar het plaatje met de bedelaar in de afbeelding hierboven.)

Ik heb beide gedaan: bij mijn eerste doctoraatsproject in de materiaalfysica voerde ik een bestaand project uit, terwijl ik voor mijn tweede doctoraatsproject over de filosofie van kansrekening zelf besliste over mijn onderzoeksvragen en -methode. Als je nieuw bent in het onderzoek heeft het zeker voordelen dat iemand met meer ervaring de planning opstelt. Je hebt dan immers nog niet veel benul van wat een goede vraag is, of wat er haalbaar is in een bepaald aantal jaren. Na verloop van tijd krijg je hier meer inzicht in en wordt het des te leuker om je eigen neus te volgen op zoek naar interessant en onontgonnen terrein.

Het is een groot voorrecht om onderzoek te kunnen doen naar iets waar je effectief van wakker ligt, waar je ook over zou nadenken als helemaal niemand je ervoor betaalde, of als er geen gespecialiseerde tijdschriften bestonden waarin je je bevindingen zou kunnen neerschrijven. Dit kun je enkel doen als je zelf een project schrijft en hier geld voor aanvraagt. De Veni’s zijn een systeem om dit soort dromen waar te maken.

Als je zelf een project aanvraagt, duurt het typisch meer dan een jaar voor je beurs daadwerkelijk kan ingaan – als het dan al lukt. Bij de Veni’s krijg je twee kansen. Daarna ben je als het ware uitgeprocedeerd en kun je hoogstens proberen om in een ander land aan een beurs te geraken. Je weet niet hoe lang je het moet zien te redden met andere, tijdelijke aanstellingen. Je weet zelfs niet op voorhand of het uiteindelijk een keer zal lukken, dus je vraagt je voortdurend af of je niet beter naar ander werk kunt uitkijken.

Dit jaar dienden er 939 onderzoekers een aanvraag in voor een Veni, waarvan er 147 ook daadwerkelijk financiering kregen (bron: NWO). De slaagkans was dus minder dan 16%. Besef daarbij goed dat ál de Veni-kandidaten mensen zijn met (minstens) een doctoraat op zak, die allemaal al op internationale conferenties hebben gestaan om over hun resultaten te vertellen, die allemaal een waslijst met wetenschappelijke publicaties kunnen voorleggen en die allemaal gepassioneerd zijn door hun onderzoek. Voor de juryleden is het geen kwestie van de rotte appels eruit te halen, want die zitten er gewoon niet meer tussen in dit stadium. Zij moeten proberen inschatten wie de komende jaren de beste en de talrijkste onderzoeksresultaten zal behalen. Voor de kandidaten zelf lijkt het vooral een kwestie van kalm te blijven, van niet uit het systeem te stappen voor de laatste ronde is ingegaan en intussen volop verder te doen met hun lopend onderzoek, om zo hun CV marktwaardig te houden.

Vooralsnog hebben wetenschappers nog geen geldboom kunnen kweken.Het mag duidelijk zijn: zelfs bij de Veni-droommachine krijg je niet zo maar geld voor drie jaar onderzoek. Voor mij begon het hele traject eind vorig jaar, met het schrijven van de aanvraag. Daarbij kwam het zeer goed uit dat ik in die periode in Oxford was voor een studieverblijf: in de seminaries over filosofie van de fysica (waar ik al over schreef) deed ik veel inspiratie op. Ook legde ik een aantal ideeën voor aan professor Harvey Brown. Hij reageerde alvast enthousiast, wat me natuurlijk vertrouwen gaf om het projectvoorstel verder uit te schrijven in de richting die ik toen voor ogen had.

Er zijn verschillende commissies die oordelen over projecten in verschillende takken van het onderzoek. Het is altijd mijn wens geweest om fysica en filosofie te combineren. Dit past niet goed in de klassieke opdeling van vakgebieden: fysica valt onder de exacte wetenschappen, terwijl filosofie bij de menswetenschappen hoort. Gelukkig heeft het NWO, net als het FWO trouwens, sinds kort een interdisciplinaire commissie. Begin januari diende ik mijn aanvraagdossier dus in bij deze commissie.

Na een eerste voorselectie was het een hele tijd wachten op de rapporten van twee externe referenten. Als kandidaat krijg je vervolgens de kans om een weerwoord te schrijven en dan is het weer wachten om te horen of je wordt uitgenodigd voor een interview met de selectiecommissie. Als je de e-mail krijgt waarin staat dat je inderdaad bent uitgenodigd voor zo’n gesprek lees je die niet één maar drie keer door en vraag je voor de zekerheid aan iemand anders om het ook nog eens te lezen.

Midden juni spoorde ik naar Utrecht om daar de jury te woord te staan. Hieronder zie je een foto die ik die dag maakte: het interview vond plaats in een vergadercentrum (achter de ramen tussen de groene pijlen), in het winkelcentrum dat naadloos overgaat in het centraal station. Het is een vreemd gevoel om naar één van de belangrijkste gesprekken van je professionele leven te wandelen tussen al die winkelende mensen. Anderzijds voelde het ook vertrouwd aan, omdat ik al zo vaak in het station van Utrecht ben overgestapt van de ene op de andere trein.

Achter deze ramen vond het interview plaats.

Achter deze ramen vond vorige maand het interview plaats.

De Nederlandse Spoorwegen hebben aangaande stiptheid geen al te beste naam. Toch is de slaagkans op aansluitingen bij de NS beduidend hoger dan de 16% bij het NWO. Ook weet je bij de NS tenminste metéén of je eindspurt succesvol was, terwijl ik bij het NWO nog meer dan een maand moest wachten voor ik te horen kreeg of ik de Veni-trein gehaald had. De uitslag werd verwacht voor “midden juli” en de spanning steeg hier met de dag. Je zou misschien denken dat een dergelijk belangrijk nieuws door een lakei wordt afgeleverd op een schoteltje onder een stolp, of desnoods per brief, maar tegenwoordig gaat dat natuurlijk allemaal per e-mail. Toen het bericht van het NWO dan eindelijk in mijn inbox zat, las ik de mail tussen mijn wimpers door – alsof dat zou helpen om eventueel slecht nieuws wat minder hard te laten aankomen.

Maar het was goed nieuws, zoals je weet: mijn project is goedgekeurd. Mijn nachtmerrie van het wachten (een wachtmerrie dus) zit erop en ik mag weer een paar jaar verder doen met mijn droomjob.

Venn-diagram over postdocs.

Wat houdt het midden tussen een zinvolle roeping en gelegaliseerde slavernij? Volgens dit Venn-diagram is het antwoord: een postdoc. (Ik dacht eerst dat er “zinvolle vakantie” stond – lol!) (Fragment van een grotere afbeelding van deze bron.)

Moraal van het verhaal. Sommige ouders maken zich zorgen als zoon of dochter bij het theater wil, omdat ze dan nooit zeker zullen zijn van brood op de plank, maar als postdoc sta je dezelfde angsten uit voor je passie. Alweer een bewijs dat kunst en wetenschap veel dichter bij elkaar staan dan vaak aangenomen wordt! :-)

Hoe een rups een vlinder wordt

Vlinder worden is alleen weggelegd voor dappere rupsen zonder vliegangst.De Nederlandse filmmaker en fotograaf Frans Hofmeester filmde zijn twee kinderen elke week en maakte van elk een prachtige timelapse, waarin je kunt zien hoe mensen veranderen van baby tot schoolkind: klik hier voor de film met dochter Lotte (nu twaalf jaar) en hier voor de video van zoon Vince (nu negen jaar). Het project is nog niet gedaan, dus over enkele jaren kunnen we hun hele evolutie van baby tot jong-volwassene in versneld tempo terugkijken.

Hoe groot deze veranderingen ook zijn, ze vallen in het niets bij wat sommige dieren presteren. Dieren die een volledige metamorfose (holometabolisme) ondergaan, zien er tijdens de verschillende levensfasen zo verschillend uit, dat je zou kunnen denken dat het om verschillende soorten gaat.

Vier levensfasen van de vlinder.

Vier levensfasen van de vlinder: (1) eitje, (2) rups, (3) pop en (4) volwassen vlinder.

We leren het op de lagere school al: vlinders doorlopen vier stadia. Ze beginnen als (1) een eitje, daaruit komt (2) een rups, die zichzelf inspint tot (3) een pop, waaruit dan (4) een volwassen vlinder of imago tevoorschijn komt. (Bron animatie: hhmi.)

Wat er echter niet wordt bijverteld is wat er gebeurt in de pop.

Biologie-experiment voor beginners: een rups laten verpoppen in een jampot.Ik heb eens een rups gevonden op de wortels in de tuin van mijn oom. Het was een knalgroene rups met zwarte streepjes met daarop oranje stippen. Ik mocht de rups mee naar huis nemen en hield hem in een lege confituurpot met wat groen van de wortels waarop ik hem had gevonden. De rups at (en poepte) verbazend veel en begon zich de volgende dag al te verpoppen.

Groot was mijn ethousiasme over deze snelle vorderingen, want intussen had ik opgezocht dat het een rups was van de koninginnepage – volgens het plaatje in het boek een prachtige, relatief grote vlinder die ik nog nooit in het echt had gezien. Het glas met de pop erin stond een hele winter lang op onze vensterbank in de keuken.

Het werd lente en nog steeds zat de pop schijnbaar onveranderd in het glas. Dan besliste mijn moeder dat het genoeg was geweest en de pot verhuisde naar buiten, naar een beschut plekje naast de trap aan onze deur. In het begin ging ik elke dag kijken, maar stilaan begon ik te beseffen dat er hier iets vreselijk was misgelopen.

Op een dag stond ik de tuin bij onze vlinderstruik en daarop zat – mijn hart sloeg een slag over – een koninginnepage. Nadat de vlinder weggevlogen was, rende ik naar de pot naast de trap en jawel: daar lag enkel nog de huls van de pop in. De kans is dus groot dat ik effectief “mijn” koninginnepage heb gezien in onze tuin.

Ik kon me wel voor mijn hoofd slaan dat ik de moed te vroeg had opgegeven en zo mijn kans verkeken had om de vlinder voor het eerst tevoorschijn te zien komen. Achteraf vind ik het ook jammer dat ik toen geen fototoestel had en de verandering van rups via pop tot volwassen koninginnepage dus niet heb kunnen vastleggen. De plaatjes hieronder heb ik van internet geplukt (bronnen: rups door Lilly M, pop door L. M. Bugallo Sánchez en vlinder door Robin Septor) en komen goed overeen met hoe ik me de drie fasen van het dier herinner.

En al die tijd heb ik me niet één keer afgevraagd wat er precies gebeurde in de pop.

Koninginnepage.

Drie levensfasen van de koninginnepage: rups (links), pop (midden) en volwassen vlinder (rechts).

Verandert de rups geleidelijk in een vlinder: trekt het lijf samen en worden de buitenste lagen vleugels, pootjes en antennes? Of gaat dat helemaal anders in zijn werk? Het zit inderdaad anders!

Om te beginnen is de levensfase van de rups iets ingewikkelder dan meestal gedacht: de rups zelf ondergaat verschillende stadia (in het Engels ‘instars‘ genoemd), waarbij hij vervelt om groter kunnen worden. (De rups van de koninginnepage wordt in elk volgend stadium steeds groener; als ik dat destijds geweten had, had ik dus kunnen zien dat mijn exemplaar bijna aan verpoppen toe was.) Tijdens het laatste stadium gebeuren er onderhuids al belangrijke voorbereidingen voor de ontwikkeling van de vleugels in de pop. Onder invloed van hormonen stopt de volgroeide rups met eten en gaat hij op zoek naar een beschermde plaats. Daar spint hij een draad, hecht zich ermee vast aan een takje en vervelt voor de laatste maal. Daarbij komt er een harde onderhuid bloot, die de beschermende buitenkant vormt van de pop (in het Engels: ‘chrysalis‘). Motten spinnen nog meer zijdedraad en bouwen zo een eigen cocon, maar dat is bij dagvlinders dus niet het geval.

Wat er in de pop gebeurt, vertellen ze er niet bij.Nu komt het stukje dat ze er niet bij vertellen: in de pop wordt het lichaam van de rups bijna volledig afgebroken. Dit proces van weefseloplossing heet ‘histolyse’ en gebeurt door dezelfde verteringssappen waarmee de rups eerder zijn eten verteerde. Als het lichaam van de rups echt helemaal verteerd zou worden, zou er daarna geen vlinder uit kunnen ontstaan. Enkele groepen cellen blijven gespaard. Dit zijn de ‘imaginaalschijven’ (Engels: ‘imaginal buds‘ of ‘histoblasts‘), die al in het lichaam van de rups aanwezig waren, maar daar geen rol in speelden. Het zijn een soort stamcellen waaruit in de pop de vleugels, voortplantingsklieren, poten en antennes beginnen groeien. De vloeibare resten van het rupsenlichaam dienen nu als kweekbodem bij dit proces van wederopbouw, ‘histogenese’ genaamd. (Mijn bronnen voor dit stukje waren deze Engelstalige pagina’s: earthlife, ehow, learner en lepcurious.)

Meer info over imaginaalschijven vind je in hoofdstuk 7 van “The Life-Story of Insects” geschreven door professor Carpenter (uit 1913 al en daarom gratis raadpleegbaar). In het veel recentere boek “The Cell Cycle” van Morgan kun je op pagina 21 zien hoe de imaginaalcellen van de larve van het fruitvliegje zich verhouden tot structuren in het volwassen dier. (Helaas heb ik geen soortgelijke afbeelding kunnen vinden voor structuren in rups en vlinder.) Imaginaalschijven werden in de zeventiende eeuw onderzocht door Jan Swammerdam, zo las ik in de blogpost ‘het raadsel van de pop‘; met zijn onderzoek kon hij voor het eerst duidelijk aantonen dat rups en vlinder twee vormen zijn van hetzelfde organisme.

Opgroeien is voor mensen net als voor vlinders een proces in vele stappen.Om een volwassene te worden, moet een baby vooral eten en slapen. Om een vlinder te worden, moet de rups eerst eten en dan sterven – het is geen geleidelijke verandering zoals bij de mens.

Het is natuurlijk verleidelijk om je de verandering die een rups moet ondergaan vanuit menselijk standpunt voor te stellen: “Stel je voor dat je jezelf bijna helemaal zou moeten verteren en dat je er maar op moet vertrouwen dat je lichaam daarna weer aangroeit.” De rups uit Alice in Wonderland lijkt er zich alvast geen zorgen over te maken.

Het is dan ook een misleidende gedachte en wel om twee redenen, die allebei te maken hebben met ons brein. Bij mensen gaat er relatief zeer veel energie naar de ontwikkeling van de hersenen. Het zijn deze complexe hersenen waardoor we bewuste keuzes kunnen maken over ons leven en waardoor we weigerachtig zouden staan ten aanzien van een nakende metamorfose. Het verpoppen bij insecten gebeurt onder invloed van veranderende hormonenspiegels en vrijkomende enzymen; de rups hoeft niets te beslissen en nergens mee in te stemmen. Bovendien zou het bijzonder inefficiënt zijn om eerst jarenlang een complex orgaan te ontwikkelen waarin herinneringen opgeslagen kunnen worden, om dit dan in luttele uren tot een cultuurmedium te herleiden.

Geen metamorfose voor zoogdieren dus. Anderzijds hebben sommige diersoorten een nog veel gekkere levenscyclus dan de vlinder. Deze cycli kun je leren kennen via de grappige tekeningen van Manvir Singh in zijn gratis ebook “Lifecycles.

Het vetlichaam van de rups sterft af in de pop, maar is de pop zelf een levend dier, of niet?De vlinder is een dankbaar onderwerp voor filosofen. Een bekend voorbeeld is de Chinese filosoof Zhuang Zi: hij droomde dat hij een vlinder was die droomde dat hij Zhuang Zi was. (Daar schreef ik ook over in mijn hoofdstuk voor Inception & Philosophy.) Dit thema doet ook aan Franz Kafka denken, die in ‘De gedaanteverwisseling’ schrijft over een man die bij het ontwaken vaststelt dat hij in een grote kever is veranderd.

De vraag die ik in deze blogpost heb proberen beantwoorden – “Wat er gebeurt in de pop van een vlinder?” – is een puur wetenschappelijke vraag, maar wel eentje die filosofische vragen kan oproepen. Ik weet niet of er filosofen zijn die zich over de vraag hebben gebogen of een pasgevormde pop, die hoofdzakelijk uit lichaamssappen bestaat, al dan niet leeft. Daarom vraag ik het hier:

Wat denk jij, leeft zo’n pop, of is hij dood?

Is hij misschien ondood? :-) (Mijn poging tot antwoord kun je hieronder lezen door op ‘Show‘ te klikken.)

Spoiler Inside SelectShow

Stereotypen over onderzoekers

Er zijn heel wat vooroordelen over studenten in het algemeen en over specifieke richtingen in het bijzonder. Deze stereotypen zijn het onderwerp van een nieuwe internetmeme: “Wat anderen denken dat ik doe versus wat ik echt doe“.

Voor mij zijn of waren er minstens zes voorbeelden van deze meme van toepassing:

(1) Wetenschapsstudent
Feit: Wetenschapsstudenten spenderen meer tijd aan hun bureau dan in het labo.

(2) Doctoraatsstudent in de fysica
Feit: Doctoraatsstudenten weten het ook vaak niet.

(3) Experimenteel fysicus
Feit: Experimentele fysici hebben veel geduld nodig.

(4) Student in de filosofie
Feit: Filosofiestudenten zitten niet altijd op café (maar wel vaak).

(5) Wiskundige
Feit: Veel wiskundigen kunnen niet goed tellen.

(6) Statisticus
Feit: Statistici vallen, gemiddeld genomen, wel te vertrouwen.

Mijn link met bovenstaande categorieën: eerst was ik een wetenschapsstudent (1), dan een doctoraatsstudent in de fysica (2) en zo werd ik een volleerd experimenteel fysicus (3); daarna werd ik een (doctoraats-)student in de filosofie (4) en sindsdien doe ik met geavanceerde wiskunde (5) onderzoek over kansrekening en statistiek (6).

Dankzij deze ongebruikelijke mix heb ik welsiwaar extra veel last van beroepsmisvorming (zie bijvoorbeeld hier en hier), maar anderzijds hoop ik me aan bovenstaande stereotypen te kunnen onttrekken.

Hier vind je een heel uitgebreide verzameling met andere voorbeelden. Zijn er voor jou voorbeelden van deze meme van toepassing? En zit er wel wat in of slaat het nergens op? (Behalve natuurlijk op een dood paardtoelichting.)

Sta jij ook altijd in de langste wachtrij?

Het winkelkarretje is weer vol en nu op zoek naar de kortste rij.Bloggers zijn ook maar mensen, dus doen ze al eens hun beklag over alledaagse gebeurtenissen: i. van “Kerygma” schrijft over 32 minuten aanschuiven aan de kassa – en dat enkel voor een aftrekker en een rol vuiniszakken. Van mijn mama heb ik volgende stelling geleerd: “Het aantal klanten telt, niet hoe vol hun winkelwagens zijn.” (Haar ervaring is dat het afrekenen in verhouding veel langer duurt dan het scannen van een hele band producten.) Deze gouden raad heeft me al veel wachttijd bespaard. Er zijn nog mensen die zo redeneren, want deze tip staat ook tussen de commentaren bij het vorige bericht, waar je nog een hele waslijst aan strategieën vindt om de snelste rij te kiezen.

Heb jij ook het gevoel in de winkel altijd in de langste wachtrij te staan? Dat kan kloppen: het is een eenvoudig gevolg van statistiek. Als je ervan uitgaat dat wachtrijen nu eenmaal niet even snel gaan en dat je evenveel kans hebt om een tragere als om een snellere rij te kiezen, dan zul je na enkele keren winkelen gemiddeld méér tijd in trage rijen hebben doorgebracht – gewoon omdat die ervaring langer duurt dan het staan in snelle rijen. Bovendien ga je je misschien ergeren en heb je tijd om alvast een boos blogstukje te bedenken. Hierdoor heb je dus nóg meer bewuste herinneringen aan de lange rij, dan alleen al te verwachten is op basis van de er doorgebrachte tijd. Als je erover vertelt aan anderen, hebben zij vast ook rampverhalen klaar van extreem lange wachttijden, waarbij ze de keren dat er net voor hun neus een nieuwe kassa open ging en ze als eerste naar buiten wandelden natuurlijk glad vergeten.

Als we onze herinneringen gebruiken om te bepalen of er meer trage of meer snelle wachtrijen zijn, vallen we ten prooi aan een selectiebias (meer bepaald: samplingbias): we hebben meer herinneringen aan trage wachtrijen, zelfs als we al in evenveel snelle rijen hebben gestaan. Hetzelfde effect zorgt ervoor dat we ook denken dat wij met de auto altijd in de langste file staan.

Michael Lugo schreef op zijn blog “God plays dice” recent over enkele voorbeelden van samplingbias. Zijn voorbeeld over de gemiddelde grootte van schoolklassen kan meer licht kan werpen op onze altijd-in-de-langste-wachtrij-illusie. Als je ongelijke schoolklassen herverdeelt zodat ze even groot worden (zonder het aantal klassen te veranderen), doet dit niets aan de gemiddelde klasgrootte, maar wel de gemiddelde klasgrootte die leerlingen ervaren. Dit heeft er opnieuw mee te maken dat er meer leerlingen in de grootste klas zitten, waardoor zij het subjectieve gemiddelde opdrijven. Om het voorbeeld van Michael te volgen: stel dat je 90 leerlingen verdeelt over een klas van 30 leerlingen en een klas van 60 leerlingen. De klassen hebben dan gemiddeld 45 leerlingen. Als je echter aan alle leerlingen vraagt hoe groot hun klas is en daarvan het gemiddelde berekent, krijg je (30×30 + 60×60) / 90 = 50. Het subjectieve gemiddelde van 50 ligt hoger dan het objectieve gemiddelde van 45. De enige manier om dit verschil weg te werken, is door de klasgroottes gelijk te maken aan het objectieve gemiddelde, of dus twee klassen te maken van elk 45 leerlingen.

Als je nog eens lang moet wachten, kun je de tijd misschien doden met een beetje hoofdrekenen. Het lijkt allemaal een kwestie van psychologie (selectief geheugen, confirmatiebias en andere denkfouten), maar toch kun je de grootte van het effect exact voorspellen. Kijk, dat vind ik dan mooi!

Pasen in pastelgeel en fluoroze

Pasen in San Fransisco is anders.Gisteren beweerde ik nog vol overtuiging dat Pasen niet de kleurrijkste feestdag van het jaar is, maar wat pastelkleuren betreft springt Pasen er toch bovenuit. In april 2009 waren Danny en ik in San Fransisco voor een congres (MRS Spring Meeting). We kwamen net op tijd aan om Pasen mee te maken aan de Amerikaanse Westkust.

Pasen in San Fransisco is ánders: zonnig, kleurrijk en uitbundig. Hier enkele foto’s die ik maakte van de paasoptocht in een winkelstraat. We zagen dragqueens met torenhoge pruiken in cabriolets, vrouwen met kleurrijk versierde hoeden, kinderen met beschilderde gezichtjes en ballonnen, brandweermannen, fietsende meisjes met zeepbelmachines, een groep rolschaatsers verkleed als koeien en honden verkleed als paashaas of honingbijtje. Er stonden kraampjes op straat en de winkels zelf waren uitgedost met plastic bloemen, eieren in fluokleurtjes, groene slingers en vlinders

Paasoptocht in San Fransisco.

Paasoptocht in San Fransisco: pastelkleuren in de zon.

In een etalage in een ander straatje zag ik deze houten paasfiguren zitten. Dit jaar dienen ze als mijn paasgroet aan jullie, beste bloglezers.

Vrolijk Pasen.

Vrolijk Pasen.

Bonus: In navolging van de hartvormige krommen voor Valentijn, deze link naar een pagina met ei-vormige krommen voor Pasen (via MathFail).

Fysica van de Feesten (Deel 3)

Op deze laatste dag van de Gentse Feesten zijn de mensen moe en de portemonnees leeg.Het is vandaag de laatste dag van de Gentse Feesten, de dag van de lege portemonnees. Dit is dan ook het laatste deel van mijn drieluik over de wetenschap achter de Gentse Feesten. (Klik hier voor deel 1 en deel 2).

De Universiteit Gent houdt een collectieve vakantie tijdens de Gentse Feesten, maar sommige locaties zijn toch toegankelijk. In de Plantentuin, het Museum voor Dierkunde, de Aula, het Pand en de Volkssterrenwacht Armand Pien zijn er tentoonstellingen of worden er rondleidingen gehouden. Vorige keer schreef ik over theoretische modellen voor de bewegingen van mensen op grote evenementen. Ook de geografen van de UGent doen onderzoek naar deze bewegingspatronen. Vorig jaar deden ze ook metingen tijdens de Gentse Feesten. (Lees meer over hun onderzoek tijdens de Feesten van 2010 in het artikel uit ‘Ondernemers’ of in het UGent magazine.)

De bewegingen van mensen kunnen gevolgd worden door het Bluetooth-signaal van hun gsm te traceren.Je zou dit soort onderzoek misschien niet meteen verwachten binnen de vakgroep geografie: aardrijkskunde gaat toch over landkaarten? Als je goed hebt opgelet tijdens de lessen aardrijkskunde heb je vast gemerkt dat de  natuurwetenschap aardrijkskunde ook verband houdt met menswetenschappen zoals geschiedenis (van continentendrift tot het ontstaan van de Europese Unie) en economie (denk maar aan natuurlijke energiebronnen zoals olie). Geografische informatiewetenschappen (Geographical Information Science, GIS) is een hedendaagse tak binnen de aardrijkskunde waarbij computers en sensoren een grote rol spelen. Sensoren worden gebruikt om grote hoeveelheden gegevens te verzamelen, die vervolgens met behulp van computers geanalyseerd en gevisualiseerd worden.

Professor Nico Van de Weghe en zijn collega-geografen van de onderzoeksgroep CartoGIS van de UGent volgen de beweging van mensen op grote evenementen zoals Rock Werchter en de Gentse Feesten, niet op basis van camerabeelden (zoals de sociologen waar ik in deel 2 over schreef), maar wel door het traceren van Bluetooth-signalen van mobiele telefoons. Het voordeel van het volgen van gsm-signalen is dat het unieke MAC-adres toelaat om de beweging van individuele mensen over langere tijd en afstand te volgen; mensen herkennen op basis van camerabeelden zou veel moeilijker zijn. Dergelijk onderzoek is niet enkel relevant voor het verbeteren van de veiligheid (crowd management), maar is ook interessant voor adverteerders: op welke plek wordt een reclameboodschap door zo veel mogelijk mensen gezien?

Zijn mensen als moleculen? Beeld 'Molecule Men' van Jonathan Borofsky in Berlijn; bron: Achim Raschka (Necrophorus).Net als de cameraopnames van Mehdi Moussaïd en co, kunnen deze Bluetooth-registraties gebruikt worden voor het verbeteren van molecule-achtige modellen voor menselijke bewegingen. Een vraag die al enkele keren is opgedoken, maar die ik nog niet afdoende beantwoord heb, is deze: zijn mensen nu wel of niet te beschrijven als moleculen? Stel je het volgende scenario eens voor: een heel bekend persoon begeeft zich door de massa. Prince bijvoorbeeld, die na zijn concert op het Sint-Pietersplein is blijven hangen om de Gentse Feesten mee te maken. Zijn aanwezigheid zal de mensenmassa zeker beïnvloeden: mensen zullen naar hem toe trekken. Dat voorspelt een eenvoudig molecule-achtig model natuurlijk niet, maar dat betekent nog niet dat de aanpak totaal verkeerd zou zijn. Hetzelfde zou je immers hebben in een gas, als één deeltje geen molecule zou zijn, maar een superzwaar deeltje, zoals een minuscuul zwart gat. Als die mogelijkheid niet in je model zit, kun je het collectieve gedrag in dat geval ook niet correct voorspellen.

Met dit voorbeeld wil ik aantonen dat geen enkel model absoluut goed is; elk model heeft zijn beperkingen. Hoewel lucht uit verschillende soorten moleculen bestaat (maar vooral uit stikstof en zuurstof), kun je voor heel wat toepassingen berekeningen doen op basis van een “gemiddeld molecule”. Deze berekeningen kunnen goede voorspellingen geven voor collectieve eigenschappen zoals temperatuur en druk. Toch is er in de lucht geen enkel molecule dat deze gemiddelde eigenschappen bezit. Met een statistisch model kun je dan ook niet terug naar voorspellingen op het niveau van een individueel molecule. Hetzelfde geldt voor het modelleren van mensen: in sommige gevallen kun je goede voorspellingen doen op basis van “gemiddelde mensen”. Hiervoor is het niet nodig dat iemand aan dit gemiddelde voldoet. Men dient dan ook nooit een model dat bedoeld is om collectieve gedragingen te beschrijven toe te passen op een specifiek individu. Mensen zijn geen moleculen, maar zelfs moleculen zijn niet zo uniform als sommige modellen doen uitschijnen.

Ook het “sociale kracht”-model van Dirk Helbing vraagt een woordje extra uitleg. Het gaat hier duidelijk niet om een primaire, fysische kracht: de persoon die een hindernis ziet aankomen, vertraagt preventief, alsof er een uitwendige kracht op hem inwerkt. Het werkelijke proces behelst continue waarnemingen en een beslissingsproces in de hersenen dat de persoon aanzet zijn spierkracht zo aan te passen dat hij uiteindelijk vertraagt. Het model dient helemaal niet om na te gaan welke processen er zich in een persoon afspelen (daar kunnen psychologen misschien een beter model voor maken), maar wat er gebeurt tussen mensen (het domein van de sociologie). Om na te gaan hoe uit individuele interacties groepsfenomenen ontstaan, blijkt een sterk vereenvoudigd model met sociale krachten te volstaan. De eenvoud heeft als voordeel dat het model ook nog door te rekenen is met computersimulaties. Detail en berekenbaarheid werken elkaar hier tegen: een wisselwerking die opgaat voor nagenoeg alle wetenschappelijke modellen.

Modellen uit de sociofysica gaan ervan uit dat we, als we op straat lopen, voortdurend de intentie van andere mensen inschatten en indien nodig onze koers aanpassen. Ook goochelaars maken dankbaar gebruik van de menselijke sociopsychologie: ze rekenen erop dat wij hun bewegingen inschatten als intenties om iets bepaalds te doen. Ondertussen kunnen ze iets anders voor ons verborgen houden. Komisch illusionist Teller legt het uit (in het Engels):

Mark Peeters met zijn gele pamflet in Gent.Ook van de partij op de Gentse Feesten was Mark Peeters, de zelfverklaarde nieuwe Copernicus. Deze waanwijze duikt geregeld op aan universiteiten of op festivals. Hij stond, zeer toepasselijk, dicht bij de Charlatan met pamfletten en zijn herkenbare gele affiche: “Ruimtevaart is zo echt als Sinterklaas”. In 2009 dook hij op aan de Universiteit Hasselt. De timing had niet beter kunnen zijn: in de les klassieke mechanica stond net het onderwerp ‘botsingen‘ op de agenda. Ik legde uit hoe impuls daarbij altijd behouden blijft, terwijl dit niet altijd zo is voor kinetische energie. (Kinetische energie is behouden bij een elastische botsing, maar de meeste botsingen zijn inelastisch.) Precies daar wringt het schoentje bij één van Mark Peeters’ argumenten tegen ruimtevaart. Naast argumenten bedient hij zich trouwens ook van taalspelletjes, associaties en numerologie met data – een duidelijk teken dat we hier te maken hebben met een volbloed morosoof.

Vaak zit er in waanzin een kern van waarheid. Mark Peeters blijft aandringen: maar hoe weet je dat ruimtevaart bestaat? Dat is op zich een wijze vraag (in de algemene en in de Gentse betekenis van het woord). Hoe kun je überhaupt iets weten? Wat willen we aanvaarden als bewijs? Daarover nadenken is geen morosofie, maar epistemologie. Voor heel wat dingen die we menen te weten hebben we enkel zeer indirecte bewijzen. Dit soort twijfel aan de meest algemeen aanvaarde opvattingen is de kern van de sceptische filosofie. De meesten onder ons hebben nooit zelf de lancering van een ruimtetuig meegemaakt. We baseren ons geloof in de ruimtevaart op televisiebeelden en verhalen uit de krant. En zelfs als je de lancering zelf gezien hebt, blijft er mogelijkheid tot twijfel: goochelaars tonen immers aan dat we onze eigen ogen niet altijd kunnen vertrouwen. Het lijkt dus mogelijk dat ruimtevaart – en zo veel andere dingen die wij voor waar aannemen – niet echt zijn. Maar wat is het alternatief? Voor complottheorieën is er nog veel minder hard bewijs. Voor het bestaan van de ruimtevaart zijn er een heleboel kleine en grote aanwijzingen te vinden in het dagelijkse leven. De eenvoudigste verklaring dat mijn gps het doet, is dat er door mensen gemaakte satellieten rond de aarde draaien. Als je niet in ruimtevaart gelooft, wordt elke werkende gps een mirakel. Voor mij is de keuze snel gemaakt: lang leve de ruimtevaart! Maar denk vooral zelf. De wetenschap is niet alleen bestand tegen een sceptische houding, ze wordt erdoor gevoed.

Aan filosofie doen is dansen op de rand van de afgrond, geblinddoekt en op het slappe koord… Klinkt als een mooie act voor de Gentse Feesten van volgend jaar, spektakel verzekerd!

Fysica van de Feesten (Deel 2)

Tijdens de Gentse Feesten zwermen mensen in het centrum van de stad als spreeuwen. Bron: John Holmes, http://www.geograph.org.uk/profile/3430.Dit is het tweede deel in een mini-reeks over de wetenschap achter de Gentse Feesten. De focus ligt op het modelleren van de bewegingen van mensen op de Gentse straten en pleinen. Vorige keer schreef ik over modellen voor het bestuderen van (paniek in) mensenmassa’s, waarbij mensen worden voorgesteld als een – weliswaar bijzondere – soort moleculen.

Om deze “moleculaire methode” nader toe te lichten, zal ik met een iets minder controversieel voorbeeld starten: spreeuwen. Spreeuwen vormen enorme groepen die bewegen alsof de zwerm zelf een bewustzijn heeft. Lange tijd vroegen biologen zich af hoe dit werkt: zit er misschien een hiërarchisch systeem achter, waarin één of enkele vogels de leiding hebben? Dit hiërarchisch model strookt echter niet met de snelheid waarmee zo’n zwerm een hindernis of roofvogels ontwijkt. De oplossing kwam uit onverwachte hoek. In de jaren tachtig was er een informaticus, Craig W. Reynolds, die een programma wou schrijven waarmee je punten op het scherm kon laten bewegen zoals een zwerm vogels. De punten of gesimuleerde vogels noemde hij ‘boids’. Een algoritme gebaseerd op drie eenvoudige regels bleek te volstaan:

  • Regel 1) Vermijd botsingen met naburige boids.
  • Regel 2) Pas vliegsnelheid en -richting aan aan die van naburige boids (tenzij dit een conflict geeft met regel 1).
  • Regel 3) Blijf dicht bij naburige boids (tenzij dit een conflict geeft met regels 1 of 2).

Hiermee kon Reynolds geloofwaardige zwermen simuleren. (Kijk hier voor een Java-applet van boids.) Hoewel het niet zijn bedoeling was om te onderzoeken hoe echte vogels zwermen, lijkt het toch heel plausibel dat vogels, instinctief, soortgelijke eenvoudige regels volgen. (Je begrijpt het: hier maken we de overstap van de informatica naar de sociobiologie en komen zo een stapje dichter bij de mensen op de Gentse Feesten.) Door deze regels op individueel niveau vormt de groep een zwerm. Geen van de vogels denkt na over hoe die zwerm er als geheel uitziet. Elke vogel hoeft enkel rekening te houden met de andere vogels in zijn directe omgeving. Op grotere schaal ontstaat daaruit de zwerm; het is een emergent verschijnsel. (Lees dit artikel uit American Scientist van als je meer wilt weten over het modelleren van zwermen.)

Nu terug naar de Gentse Feesten en al het volk daar. Mensen zijn geen vogels, maar zou het kunnen dat ook het gedrag van mensen in soortgelijke simpele regels is te vatten? Het ziet ernaar uit van wel!

Sociale krachten, hier weergegeven door rode pijltjes, doen een persoon afwijken van de rechte lijn naar zijn doel. Bron: http://www.alexisoyama.com/pdf/AbnormalCrowdSocialForce_CVPR09.pdfDirk Helbing is wiskundige en fysicus van opleiding en werkt als professor in de sociologie aan de ETH-universiteit van Zürich. Hij is gespecialiseerd in het modelleren en simuleren van menselijke verplaatsingen, met name van voetgangers op drukke plaatsen. In de jaren negentig stelde Helbing het eerste fysiche veel-deeltjes model voor om voetgangersstromen in drukke winkelstraten te beschrijven. Hij is ook de bedenker van een model dat gebaseerd is op “sociale krachten”: ieder mens in de massa heeft een bepaalde drijfkracht (zijn inwendige motivatie om ergens naartoe te gaan met een bepaalde snelheid), maar er zijn ook tegenwerkende krachten (andere mensen die in een andere richting lopen of vaste hindernissen zoals muren). Het werk van Helbing is dus een prima vertrekpunt om door een wetenschappelijke bril naar de Gentse Feesten te kijken.

In een drukke straat proberen alle individuele bezoekers hun eigen bestemming te bereiken op hun eigen wandeltempo. Hoewel niemand bezig is met het coördineren van de massa, ontstaan er toch min of meer stabiele voetgangersstromen in de tegengestelde richtingen. De massa organiseert zich dus op zo’n manier dat een behoorlijk efficiënte doorstroom mogelijk blijft. Net als vogelzwermen is er sprake van spontane zelforganisatie en emergente fenomenen, waarbij kleine veranderingen in zeer lokale interacties grote effecten kunnen hebben op de groep als geheel. In het filmpje hieronder zie je een simulatie van dergelijke voetgangersstromen:

Dit wil natuurlijk niet zeggen dat groepen zichzelf altijd efficiënt regelen. Uit eigen ervaring ken je het vast: als het aantal mensen per oppervlak te hoog wordt, wordt je bij elke stap gehinderd. Als het te druk wordt, is het gewoon niet leuk meer. Deze sterke storing op het individuele niveau heeft drastische gevolgen op het niveau van de groep, zo blijkt uit het werk van professor Helbing uit 2007: er ontstaat dan turbulentie en de voetgangersstromen worden zeer instabiel. Het is in dit regime dat er rampen kunnen gebeuren.

Mensen die in tegenovergestelde richtingen wandelen aangeduid in blauw en rood. Bron: Mehdi Moussaïd.Begin dit jaar verdedigde Mehdi Moussaïd zijn doctoraat aan de universiteit van Toulouse; hij is echter ook verbonden met het Zwitserse ETH en werkt samen met Dirk Helbing. Moussaïd deed experimenten in het laboratorium om te onderzoeken hoe wandelende mensen precies bewegen om botsingen te vermijden. Concreet liet hij proefpersonen door een gang lopen van acht meter lang en twee meter, waarbij hun bewegingen met video werden geregistreerd (waarvan hier een fragment op YouTube). Het effect van sociale interactie kan bepaald worden door de mensen zowel te volgen als ze alleen zijn in de gang, als wanneer iemand hen kruist: het (gemiddelde) verschil is het directe gevolg van één enkele interactie. Ook onderzocht hij hoe groepjes mensen zich samen door de drukte een weg banen. De meeste mensen gaan immers niet alleen winkelen of naar een festival. Met deze gegevens probeerde hij het bestaande “sociale kracht”-model aan te passen, op zo’n manier dat ze beter in overeenstemming zijn met echte sociale interacties.

Eerder dit jaar schreef The Economist een artikel over het werk van Moussaïd. (Zie ook hier.) Net als het boid-model voor vogelzwermen is ook zijn model voor mensen gebaseerd op drie regels:

  • Regel 1) Elk individu tracht in een zo recht mogelijke lijn op zijn doel af te gaan en toch obstakels te ontwijken (voetgangers of vaste hindernissen).
  • Regel 2) Elk individu past zijn snelheid aan, afhankelijk van de afstand tot deze obstakels.
  • Regel 3) Als een individu ingesloten raakt, daalt het belang van regel 1.

Deze laatste regel brengt in rekening dat mensen op zeer plaatsen min of meer willekeurig bewegen, ongeacht hun doel. Hun bewegingen gaan dan meer lijken op die van moleculen. Het verfijnen van modellen voor hoe mensenmassa’s bewegen, is niet enkel nuttig bij het verhogen van de veiligheid op grote evenementen, maar heeft ook meer exotische toepassingen, zoals de ontwikkeling van navigatiesystemen voor autonome robots.

De Gentse politie is op post.Hoe we de massa ook modelleren, de conclusie blijft dezelfde: als er te veel mensen op een te klein oppervlak samenkomen, kunnen er gevaarlijke situaties ontstaan. In de uitzending van “Ook getest op mensen” waar ik het vorige keer al over had, praatte Marcel Vantilt ook met de hoofdcommissaris van Gentse politie, Steven De Smet. De commissaris legde uit dat de politiediensten via camera’s de beweging van mensen opvolgen en locaties afsluiten als deze hun maximale capaciteit dreigen te bereiken. Het is niet leuk als je naar een optreden op een bepaald plein wilt en het net voor je neus wordt afgezet met dranghekken, maar zo wordt erger voorgekomen. Met dit kwakkelweer loop je overigens weinig risico dat je niet meer bij het podium van je voorkeur kunt. Feestgangers hoeven zich geen zorgen te maken: de politie en de wetenschap waakt.

Maandag het derde en laatste deel in deze reeks. Dan zoek ik onder meer uit of de Universiteit Gent ook aan wetenschappelijk onderzoek doet op de Gentse Feesten.

Fysica van de Feesten (Deel 1)

Gents feestbeestje.Gent staat weer tien dagen op stelten voor de Gentse Feesten. De mascotte van dit jaar, het egeltje dat met zijn krulspelden aangeeft “Ik ga naar een feestje”, vind ik het allerleukste nachtdier aller tijden. In het gevarieerde programma trekt vooral het straattheater (MiramirO) en het poppentheater (Puppetbuskersfestival) mijn aandacht, maar in deze blogpost breng ik de wetenschap achter de Feesten voor het voetlicht.

Natuurlijk zijn er straatartiesten die zeepbellen blazen, zoals te zien is op de foto aan het hoofd van dit blog: die maakte ik vorig jaar op de Gentse Feesten. Die zeepbellen zouden me kunnen meevoeren naar een verhaal over oppervlaktespanning en diffractiekleuren. Ik zou het kunnen hebben over de chemie die het vuurwerk helpt kleuren aan de Watersportbaan op 21 juli. Ook de enorme afvalberg roept vragen op: kan wetenschap ons helpen om de feesten ecologischer te maken? We zouden het zelfs kunnen hebben over de tijdelijke piek aan fijn stof in Gent tijdens de vorige (drogere) editie van de Feesten. De piek in de fijn-stof-concentratie blijkt een rechtstreeks gevolg van al het volk in het Baudelo-park. Want op de Gentse Feesten zijn er toch vooral mensen, massa’s mensen. Daarover wil ik het hebben. Mensen vallen niet onder de fysica, zul je misschien denken, want fysica is de leer van de dode materie. En de mensen op de Gentse Feesten zijn juist héél levendig. (Nu toch nog – volgende week, op de dag van de lege portemonnees is dat stukken minder.)

Op het album 'Riot Act' zingt Pearl Jam over 9 fans die stierven in het gedrum tijdens hun optreden op Roskilde.Mensenmassa’s kunnen heerlijk zijn: samen de longen uit je lijf zingen op een plein in Gent, of collectief schreeuwen voor je club. Maar de massa kan ook moordend zijn. In het lied “Love Boat Captain” zingt Pearl Jam: “Lost 9 friends we’ll never know”, over negen fans die in het gedrum voor het podium omkwamen tijdens hun concert op het Roskilde-festival in 2000.

Eerder dit jaar was er een uitzending van het VRT-programma “Ook getest op mensen” over wat er gebeurt als mensen in de drukte in paniek raken; je kunt de filmpjes hier (her-)bekijken. Dat de gevolgen vreselijk kunnen zijn is bekend, maar kan de wetenschap ons wijzer maken over wat er precies gebeurt, of over hoe we tragedies kunnen voorkomen?

In de reportage legt Eddy Van Avermaet, professor en sociaal psycholoog aan de KULeuven, uit dat mensen onder normale omstandigheden rekening houden met elkaar, maar dat dit wegvalt als er paniek ontstaat. Wat verstandig is op het niveau van het individu (zo snel mogelijk naar uitgang lopen, bijvoorbeeld), kan averechts werken op het niveau van de groep als geheel (door te drummen stropt de uitgang dicht). Het Romeinse Collosseum, met zijn vele uitgangen krijgt van Professor Van Avermaet een dikke voldoende: “crowd management van de bovenste plank” noemt hij dat.

Nog een expert die aan bod komt in de uitzending van “Ook getest op mensen” is Rik Liekens, ingenieur, architect en veiligheidscoördinator van Rock Werchter. Rik Liekens toont simulatiemodellen die gebruikt worden om de beweging van mensenmassa’s te voorspellen. Hiermee kun je het effect van aanpassingen in de omgeving (aantal, locatie en afmetingen van de uitgangen, bijvoorbeeld) nagaan op de evacuatietijd bij massa-evenementen, zoals Rock Werchter of de Gentse Feesten dus.

Helaas wordt er niet veel uitleg gegeven over die simulaties. We krijgen weinig meer te zien dan bewegende bolletjes op een computerscherm. Die bolletjes moeten mensen voorstellen die naar een uitgang snellen, maar het zouden net zo goed moleculen kunnen zijn: luchtmoleculen die uit een ongeknoopte ballon ontsnappen en de ballon door de lucht doen schieten. Deze simulaties doen me denken aan werk van de Australische ingenieur Le Roy F. Henderson uit de vroege jaren zeventig, waarbij mensenmassa’s gemodelleerd werden als een gas of een vloeistof.

Maar, mensen zijn toch geen moleculen? Of wel…? Ik denk er nog eens over na en ga op zoek naar recentere publicaties. Volgende keer lees je er meer over.