Rotterdams Natuurkundig Genootschap

Jaarprogramma 2019

Deep learning: een doorbraak in lerende computers

2019-04-16 Bijeenkomst RNG Dr. P. Bloem

Kunstmatige intelligentie is veel in het nieuws. Sinds 2012 worden er regelmatig nieuwe doorbraken aangekondigd. Computers kunnen tegenwoordig feilloos objecten en mensen herkennen, overtuigend menselijke spraak verstaan en genereren en de beste spelers ter wereld verslaan in Go en Schaak. Stuk voor stuk problemen waarvan onderzoekers 10 jaar geleden nog het idee hadden dat het nog decennia zou kosten om ze op te lossen.

deep learning

De doorbraak kwam door een groep methoden en inzichten die gezamenlijk de naam deep learning hebben gekregen. De eerste stappen in het vakgebied werden al  in de jaren 50 gezet, maar pas in de laatste 10 jaar zijn deze ontwikkelingen echt tot bloei gekomen.

Deze lezing zal een korte uitleg bieden van de vakgebieden kunstmatige intelligentie, machine learning en deep learning. Ik zal ingaan op een aantal details van deep learning om een beeld te schetsen van hoe deze methoden werken, en proberen de huidige ontwikkelingen in een sociaal kader te plaatsen.

Spreker: Dr. Peter Bloem (Vrije Universiteit Amsterdam Machine Learning)

Dr. Peter Bloem (1983) studeerde en promoveerde in de kunstmatige intelligentie aan de Universiteit van Amsterdam. Hij werkt als onderzoeker bij de Vrije Universiteit, waar zijn onderzoek zich richt op de synthese van kennisrepresentatie en machine learning en het gebruik van schaarse connecties in machine learning modellen.

www.peterbloem.nl

 

 

 

Spreker: Dr. P. Bloem (VU)
Datum: 16-04-2019
Tijd: 19:30u

Van kanker, thermodynamica en wijn

2019-03-19 Bijeenkomst RNG M. Heinemann van kanker, thermodynamica en wijn

LET OP: DE AANVANG VAN DE LEZING IS OM 19:00u !!

Onderzoekers zitten al tientallen jaren met de vraag waarom gistcellen ethanol produceren. Volgens Prof. Heinemann is de oplossing mogelijk dat gistcellen de productie van ethanol gebruiken als uitlaatklep voor een overmaat aan energie. Stel dat dit waar is, dan heeft dit verreikende gevolgen omdat dit ook verklaart waarom kankercellen energie verspillen door de productie van lactaat, het zgn. Warburg effect.

Cellen gebruiken voedingsstoffen zoals glucose om nieuwe cellen te maken. Soms wordt een deel van de voedingstoffen echter verspild. Een gistcel waarmee bier gemaakt wordt, breekt bijvoorbeeld glucose af naar ethanol in plaats van kooldioxide. Deze omzetting van een koolstofmolecuul met zes koolstofatomen naar een koolstofmolecuul met twee koolstofatomen in plaats van kooldioxide betekent dat een deel van de energie die in glucose zit, niet wordt gebruikt. Evolutie zou een einde maken aan deze vorm van energieverspilling en dat is de reden dat biologen naar een verklaring zoeken. Dit gedrag komt ook voor in andere cellen zoals kankercellen. Deze snelgroeiende cellen scheiden net als veel bacteriën lactaat af, ook een vorm van energieverspilling. Is hier een vergelijkbare oorzaak voor?

Prof. Heinemann zal vertellen over zijn onderzoek naar het metabolisme van de cel, de chemische reactieketen die verantwoordelijk is voor de bouwstenen van nieuwe cellen, door toepassing van de thermodynamica in E. coli en bepaalde gistcellen. Zijn onderzoek toonde aan dat cel metabolisme kennelijk een bovengrens heeft waarbij het nog kan functioneren.

De ontdekking waardoor cellen de overmaat aan energie verspillen, brengt een opmerking van Erwin Schrödinger’s boek ‘What is Life’ in gedachte: de essentie van metabolisme is dat het organisme er in slaagt om zichzelf te ontdoen van het teveel aan entropie die wordt geproduceerd als het leeft. Hier zou volgens Heinemann aan toegevoegd moeten worden: er is een bovengrens aan de hoeveelheid entropie waarvan cellen zich kunnen ontdoen en deze grens bepaalt hoe efficiënt cellen hun metabolisme kunnen uitvoeren.

Spreker: Professor M. Heinemann (RUG)
Datum: 19-03-2019
Tijd: 19:00u

Geneesmiddelen in de watercyclus: een vierde zuiveringsstap in de afvalwaterzuivering?

Naar schatting wordt in Nederland per jaar minstens 140 ton geneesmiddelen via de rioolwaterzuivering op het oppervlaktewater geloosd. De hoeveelheid geneesmiddelen is beduidend groter dan de hoeveelheid gewasbeschermingsmiddelen die in het oppervlaktewater terecht komt (17 ton). Restanten van geneesmiddelen zijn ook in het grondwater gemeten. Daarmee vormen ze een bedreiging  voor de chemische en ecologische kwaliteit van het water, en een bedreiging voor de drinkwaterbronnen. Er zijn meerdere mogelijkheden om dit probleem op te lossen. Aanpak bij “de bron” is een eerste vereiste: bronbescherming via regelgeving, green pharmacy (geneesmiddelen die afbreekbaar zijn), terugbrengprogramma’s bij apotheken, gerichte zuivering bij ziekenhuizen en zorginstellingen, etc. Ook behandeling van huishoudelijk afvalwater kan een oplossing bieden: ca. 80% van de geneesmiddelenbelasting  bereikt het oppervlaktewater via effluent van de afvalwaterzuivering. De vraag is dan: is de huidige afvalwaterzuivering toegerust op de verwijdering van dit soort stoffen, of zijn er aanvullende technieken nodig, bijvoorbeeld in de vorm van een vierde zuiveringsstap? En welke technieken zijn dat dan? En wat is de aanpak in de omringende landen, welke ervaringen zijn daar waar we van kunnen leren?

Prof. Jan Peter van der Hoek is Chief Innovation Officer bij het Amsterdamse watercyclus bedrijf Waternet en hoogleraar Drinking Water Engineering aan de Technische Universiteit Delft.

Hij studeerde Civiele Techniek aan de Technische Universiteit Delft met specialisatie Sanitary Engineering. Hij promoveerde aan de Landbouwuniversiteit Wageningen op het onderwerp “Combined ion exchange/biological denitrification for nitrate removal from ground water en voltooide een executive MBA opleiding aan TSM Business School Twente. Na vanaf 1988 gewerkt te hebben bij het adviesbureau TAUW InfraConsult en bij KWR Watercycle Research Institute, het onderzoeksinstituut van de Nederlandse drinkwaterbedrijven, werkt hij vanaf 1994 in Amsterdam, eerst bij het drinkwaterbedrijf van Amsterdam en vanaf 2006 bij Waternet, het watercyclusbedrijf van Amsterdam waar het drinkwaterbedrijf in is opgegaan. Daar houdt hij zicht bezig met strategie en beleid, en onderzoek en innovatie op het gebied van water.

Vanaf 2011 is hij hoogleraar Drinking Water Engineering. Zijn onderzoek richt zich op drinkwaterkwaliteit tijdens winning-zuivering-transport-distributie, gedrag van organische microverontreinigingen in de watercyclus, nieuwe concepten voor decentrale (drink)watervoorziening,  effect van klimaatverandering op de (drink)watervoorziening, en terugwinning van energie en grondstoffen uit de watercyclus. Jan Peter van der Hoek is voorzitter van het Bedrijfstakonderzoek van de Nederlandse drinkwaterbedrijven en is lid van commissie 1 van EurEau, de European Federation of National Water Services.

Spreker: Prof. Jan Peter van der Hoek (TU Delft)
Datum: 19-02-2019
Tijd: 19:30u

Waarom groene waterstof?

2019-01-15 Bijeenkomst RNG A. van Wijk Waarom groene waterstof

Professor Ad van Wijk is deeltijd Professor Future Energy Systems aan de TU Delft en ondernemer duurzame energie. Hij werkt voor KWR Waterresearch aan het onderzoeksprogramma Energie en Water. Hij is benoemd bij de Nieuwe Energie Coalitie om de groene waterstof economie in Noord Nederland te realiseren. In 1984 richtte Van Wijk het bedrijf Ecofys op dat werd opgenomen in Econcern. Econcern ontwikkelde veel nieuwe duurzame energieproducten, -diensten en –projecten, zoals de 120 MW offshore wind farm Princess Amalia in de Noordzee, verschillende multi-MW solar farms in Spanje en een bio-methanol plant in Delfzijl, de grootste tweede generatie biomassa installatie van de wereld.

Van Wijk won veel belangrijke prijzen voor excellent ondernemerschap zoals Nederlands entrepreneur van het jaar 2007. Aan de TU Delft geeft Van Wijk vooral aandacht aan energiesystemen van de toekomst. Speciaal zal hij onderzoek doen naar waterstof en brandstofcel auto’s en hij zal tegelijkertijd ‘’The Green Village’’ realiseren. www.thegreenvillage.org. Van Wijk schreef verscheidene boeken over energie en duurzaamheid. www.profadvanwijk.com

 

Titel lezing: Waarom Groene Waterstof?

Groene waterstof is een belangrijke sleutel voor de energietransitie. Waterstof is een energiedrager, net zoals elektriciteit, en zal naast elektriciteit een belangrijke systeemrol gaan spelen in een duurzaam energiesysteem. De verwachting is dat de productiekosten van duurzame elektriciteit uit zon en wind binnen afzienbare tijd tot rond de 1 Eurocent per kWh is gezakt. Sinds kort kunnen ook in Europa grote zonneparken in Spanje en offshore windparken in de Noordzee zonder subsidie worden gerealiseerd. Transport over grote afstanden en grootschalige opslag van energie worden echter belangrijke onderwerpen in de realisatie van een volledig duurzaam energiesysteem.

Er ligt in Europa en zeker in Nederland een zeer uitgebreid aardgasinfrastructuur, dat we in de toekomst steeds minder voor aardgas gaan gebruiken. Dit gastransportnet is efficiënt om te bouwen naar een waterstofinfrastructuur. Grootschalige energieopslag in de vorm van waterstof is ook efficiënter te realiseren, dan opslag van elektriciteit. In een volledig duurzaam energiesysteem gaat het om de energiesysteemkosten (niet de energiesysteemefficiëntie) om duurzame energie op de juiste tijd en plaats beschikbaar te krijgen.

Als we grote hoeveelheden groene waterstof uit wind en zon gaan produceren en importeren en via de omgebouwde aardgasinfrastructuur kunnen transporteren, kunnen we waterstof op eenzelfde manier gaan gebruiken als aardgas. In zwaardere auto’s, bussen, trucks, drones, binnenvaartschepen, etc. gaat waterstof een belangrijke rol spelen en voor het verwarmen van woningen vooral op het platteland, in dorpen en oude binnensteden. Elektriciteit en waterstof worden de energiedragers waarmee de transitie naar een ons volledig duurzaam energiesysteem, betrouwbaar én betaalbaar gerealiseerd kan worden.

Spreker: Prof. Ad van Wijk (TU Delft)
Datum: 15-01-2019
Tijd: 19:30u