MENU

Publications
Category

All the movies, images, emails and other digital data from more than 600 basic smartphones (10,000 gigabytes) can be stored in the faint pink smear of DNA at the end of this test tube.Tara Brown Photography/ University of Washington

1117

supergeheugen in DNA

News, Publications

april 16, 2016

The Molecular Information Systems Lab research team: Front (left to right): Bichlien Nguyen, Lee Organick, Hsing-Yeh Parker, Siena Dumas Ang, Chris Takahashi. Back (left to right): James Bornholt, Yuan-Jyue Chen, Georg Seelig, Randolph Lopez, Luis Ceze, Karin Strauss. Not pictured: Doug Carmean, Rob Carlson, Krittika d’Silva. Credit: Tara Brown Photography/University of WashingtonTara Brown Photography/University of Washington

The Molecular Information Systems Lab research team: Front (left to right): Bichlien Nguyen, Lee Organick, Hsing-Yeh Parker, Siena Dumas Ang, Chris Takahashi. Back (left to right): James Bornholt, Yuan-Jyue Chen, Georg Seelig, Randolph Lopez, Luis Ceze, Karin Strauss. Not pictured: Doug Carmean, Rob Carlson, Krittika d’Silva. Credit: Tara Brown Photography/University of WashingtonTara Brown Photography/University of Washington

Technologie bedrijven bouwen voortdurend enorme datacenters om al onze babyfoto’s, financiële transacties, grappige kat video’s en e-mailberichten op te slaan. Maar met een nieuwe techniek ontwikkeld door de Universiteit van Washington en Microsoft onderzoekers kan de ruimte die nu nog nodig is voor een datacentrum ter grootte van een flinke supermarkt krimpen tot het formaat van een suikerklontje.

In een presentatie tijdens de ACM International Conference over ondersteuning van programmeertalen en besturingssystemen, heeft het team van informatici en elektrotechnici gedetailleerd uiteengezet hoe één van de eerste complete systemen werkt voor het coderen, opslaan en ophalen van data met behulp van DNA-moleculen. Dat gaat dan miljoenen malen compacter dan met de huidige chiptechnologie.

All the movies, images, emails and other digital data from more than 600 basic smartphones (10,000 gigabytes) can be stored in the faint pink smear of DNA at the end of this test tube.Tara Brown Photography/ University of Washington

All the movies, images, emails and other digital data from more than 600 basic smartphones (10,000 gigabytes) can be stored in the faint pink smear of DNA at the end of this test tube.Tara Brown Photography/ University of Washington

 

Auteurs van het artikel zijn James Bornholt (promovendus in de computerwetenschap), Randolph Lopez (promovendus in bioengineering), Luis Ceze, (universitair hoofddocent informatica en techniek), Georg Seelig (universitair hoofddocent elektrotechniek en informatica en engineering) en Microsoft onderzoekers Doug Carmean en Karin Strauss.

In een bepaald experiment codeerde het team met succes digitale gegevens van vier beeldbestanden in de nucleotidesequenties van synthetische DNA-fragmenten. Nog belangrijker, ze waren ook in staat om dat proces om te keren – het ophalen van de juiste sequenties uit een grotere pool van DNA en de beelden te reconstrueren zonder verlies van een enkele byte aan informatie. Het team heeft ook gegevens weggeschreven en weer opgehaald die gearchiveerde videobestanden verifieert van het project Stemmen van het Rwanda-tribunaal, dat interviews bevat met rechters, advocaten en ander personeel van de Rwandese oorlogsmisdaad-tribunaal.

‘DNA slaat de informatie op die nodig is voor een levend organisme op een doelmatige en duurzame manier op’, stelt co-auteur Luis Ceze. ‘We geven deze opslagcapaciteit in wezen een herbestemming om digitale gegevens op te slaan – foto’s, video’s, documenten – op een beheersbare manier voor honderden of duizenden jaren.’

 

Schermafbeelding 2016-04-16 om 14.12.19

Lee Organick, a UW computer science and engineering research scientist, mixes DNA samples for storage. Each tube contains a digital file, which might be a picture of a cat or a Tchaikovsky symphony.Tara Brown Photography/ University of Washington

 

 

De omvang van het digitale universum – alle computerbestanden ter wereld – doorbreekt naar verwachting in 2020 de grens van 44 x 10 tot de twaalfde macht gigabytes. Dat is een vertienvoudiging ten opzichte van 2013, en dat is evenveel data als er nu passen in zes stapels tablets even hoog als de afstand van de aarde naar de maan. Hoewel alle informatie niet hoeft te worden bewaard, neemt de productie van gegevens sneller toe dan de opslagcapaciteit. Flash drives, harde schijven, magnetische en optische media – DNA-moleculen kunnen gegevens vele miljoenen malen dichter opeenpakken dan deze technologieën voor digitale opslag. Deze media gaan ook kapot na enkele jaren of decennia, terwijl DNA informatie eeuwen kan behouden.

DNA is beter geschikt voor archivering dan voor directe benadering van data.De onderzoekers ontwikkelden een nieuwe benadering om de lange reeksen enen en nullen in digitale gegevens om te zetten in de vier DNA-bouwstenen – adenine, guanine, cytosine en thymine.’Hoe ga je vanuit enen en nullen naar As, Gs, Cs en Ts is werkelijk van belang, want als je het slim aanpakt, kun je deze zeer compact maken zonder dat je veel fouten krijgt’, stelt co-auteur Georg Seelig. ‘Als je het verkeerd aanpakt, krijg je juist veel fouten.’ De data wordt in stukjes gehakt en opgeslagen door het synthetiseren van een enorm aantal kleine DNA-moleculen, gedehydreerd of verduurzaamd voor langdurige opslag.De UW- en Microsoftonderzoekers hebben  ook  het random acces-vermogen aangetoond  – om de juiste sequenties te identificeren en op te halen uit deze grote verzameling van willekeurige DNA-moleculen, vergelijkbaar met het reconstrueren van een hoofdstuk van een boek  uit een bibliotheek van verscheurde boeken.

De onderzoekers hebben het vermogen van “random access” aangetoond – het vermogen dus om de juiste volgorde te bepalen om willekeurig gerangschikte DNA-moleculen, vergelijkbaar met het op volgorde leggen van losse pagina’s die uit een boek zijn gescheurd en door elkaar liggen.

Om op een later toegang te hebben tot de opgeslagen gegevens, coderen de onderzoekers ook wat je de postcodes en huisadressen in de DNA-sequenties kunt noemen. Dat gebeurt met behulp van Polymerase Chain Reaction (PCR) technieken – die vaak gebruikt worden in de moleculaire biologie. Die markeringen helpen hen gemakkelijker de postcodes ze zoeken te identificeren. Met behulp van DNA-sequencingtechniek, kunnen de onderzoekers vervolgens de gegevens uitlezen en terugvertalen naar een video-, afbeelding- of documentbestand door de data aan de hand van de straatadressen opnieuw te ordenen.

Momenteel is de grootste barrière voor levensvatbare DNA-opslag de kostprijs en efficiëntie waarmee DNA op grote schaal kan worden gesynthetiseerd (of bereid) en gesequenced (uitgelezen). Maar de onderzoekers zeggen dat er geen technische belemmering is.

Vooruitgang in de DNA-opslag vertrouwt op technieken uit de biotechnologie-industrie, maar ook op kennis uit de computertechnologie. De encodingaanpak van het team, bijvoorbeeld, is gebaseerd op de foutcorrectie die vaak wordt gebruikt in computergeheugen. ‘Dit is een voorbeeld waar we iets van de natuur lenen – DNA – om informatie op te slaan. Maar we gebruiken wat we kennen van computers – hoe je in het geheugen fouten corrigeert – passen dat toe in de natuur’, zegt Ceze. ‘Deze multidisciplinaire aanpak is wat dit project spannend maakt. We putten uit een verschillende disciplines om de grenzen van wat mogelijk is met DNA op te verleggen.’

‘En daarmee creëren we een opslagsysteem met een ongekende dichtheid en duurzaamheid’, zegt Karin Strauss

Het onderzoek is gefinancierd door Microsoft Research, de National Science Foundation, en de David Notkin Endowed Graduate Fellowship.

Voor meer informatie kunt u contact opnemen met Luis Ceze:luisceze@cs.washington.edu , Georg Seelig bij gseelig@u.washington.edu. of Karin Strauss: TNRPR@we-worldwide.com.

 

 

 

http://www.washington.edu/news/2016/04/07/uw-team-stores-digital-images-in-dna-and-retrieves-them-perfectly/

Read article

Atrain-bogiebaan (1)

1259

‘Eerste flitstreinen kunnen in 2020 over het spoor zweven’

News, Publications

maart 31, 2016

 

 

Interessant bericht via Prorail. Het is in Europa nog nooit wat geworden met het Rondje Randstad (http://randstadrapid.nl/) waarmee Siemens zijn Magnetische Levitatietrein (maglev) de Trans Rapid promootte, een trein die zweeft op een magnetisch veld en wordt voortgestuwd door magneetvelden. Siemens heeft het systeem alleen gerealiseerd op een traject in Sjanghai, China.

Het systeem dat hier wordt beschreven is een hybride: de trein wordt wel voortgestuwd door magneetvelden maar het zweven gebeurt op een luchtkussen. De voordelen zijn net als bij de maglevtrein afwezigheid van asdruk, het treingewicht wordt verdeeld over luchtkussens dus er zijn veel minder fundatieproblemen, en de onmogelijkheid te ontsporen omdat de trein de baan-annex-motor als het ware omklemt.

Maar dat ‘we’ in 2020, dus over vier jaar, met 450 km/h door het land zweven, lijkt mij een redelijk optimistische aanname. Ik zou zeggen: eerst maar eens ergens uitproberen.

 

hier het persbericht van Prorail:

Atrain, ontwerp

Een systeem-innovatie waarbij de huidige treinen worden omgebouwd tot zwevende flitstreinen. Als het aan bedenkers van de  A-train, Jim Schoot en Bearnd Hylkema ligt, is dit al vanaf 2020 mogelijk. Door het gebruik van magneten en luchtdruk kunnen treinen die omgebouwd zijn tot Atrain met hoge snelheden over het spoor zweven. Doordat er geen contact meer wordt gemaakt met de rails kunnen de treinen snelheden van 450 kilometer per uur bereiken, zijn ze minder gevoelig voor slechte weersomstandigheden, is 25 procent minder spooronderhoud nodig en vermindert de overlast door trillingen, geluid en fijnstof.

De A-train is een concept waarbij een treinreis tussen Amsterdam en Utrecht minder dan tien minuten zou moeten duren. De trein rijdt niet langer op wielen, maar zweeft over het spoor als een soort verfijnde hovercraft. Het draaistel met de wielen onder de trein zijn vervangen door een bogie waarbij luchtdruk ervoor zorgt dat de trein over het spoor zweeft en magneten zorgen voor de voortstuwing. Bedenkers Jim Schoot en Bearnd Hylkema van  ontwerp- en adviesbureau Novus Finitor werken al ruim zeven jaar aan dit concept wat volgens hen de ‘nieuwe treinstandaard van de 21e eeuw’ moet worden.

Schoot: “We lopen op dit moment vast in mobiliteit, ook op het spoor. De intensiteit van het vervoer neemt verder toe, maar ook de eisen die we eraan stellen. We vinden de reis vaak te lang. Daarnaast zijn er steeds meer mensen die zich in de spits willen verplaatsen.” De huidige treintechniek is volgens Schoot ‘ten dode opgeschreven’. “De fysieke infrastructuur loopt achter op de digitale infrastructuur”, zegt de uitvinder. “We zijn nu steeds zaken met vijf procent minder erg aan het maken. Vijf procent meer punctualiteit, vijf procent minder treinverstoringen. Het is tijd dat er een echte systeemsprong wordt gemaakt en dat kan met Atrain.”

Atrain

Atrain is een technologie waarbij luchtlagering wordt gecombineerd met magnetische voorstuwing. De luchtlagering gebeurt via Air Bearing Fender (ABF) en de aandrijving wordt geregeld via Permanent Magnetwheel Propulsion (PMP). ABF maakt het mogelijk om op een ultradunne luchtlaag personen of goederen massavrij te verplaatsen. PMP is gebaseerd op het magnetische samenspel tussen een aandrijfwiel met permanente magneten op het voertuig en een aluminium strip in de spoorbaan. Het gaat om een contactloze aandrijf- en remtechniek.

In de praktijk betekent dit dat het draaistel met de wielen van de treinen wordt vervangen door een bogie die over een dunne luchtlaag zweeft. De trein wordt voortgeduwd door de magneetwielen in de bogie. Jim Schoot: “Doordat er geen wrijving meer is, is er geen slijtage met bijbehorende uitstoot en kosten. Door de hoge acceleratie- en remkracht kunnen de treinen sneller optrekken en remmen en snelheden worden gehaald van meer dan 450 kilometer per uur.”

Atrain, bogie

Lagere kosten

Het mooie is volgens Schoot dat de Atrain techniek toegepast kan worden op het huidige treinmaterieel en spoorinfrastructuur. Daardoor zouden de implementatiekosten laag zijn en kunnen de investeringen in korte tijd worden terugverdiend. “Doordat er geen contact meer wordt gemaakt tussen de wielen en de spoorinfrastructuur zullen de kosten van het spooronderhoud misschien nog maar een kwart van de huidige zijn. Ook gaat de gewichtscapaciteit omhoog, omdat de aslasten verdeeld worden over een veel groter oppervlak. Dit heeft voordelen voor het spoorgoederenvervoer, want dit betekent meer massa per wagon. En bij nieuwe trajecten is er minder zware infrastructuur nodig, waarmee investeringen gehalveerd kunnen worden.”

Verzakkingen op het spoor op bijvoorbeeld de Betuweroute, wisselstoringen en negatieve impact van weersomstandigheden door herfstbladeren, windvlagen of sneeuw behoren daardoor volgens Schoot ook tot de verleden tijd. “De problemen met de Intercity Direct-treinen op de spoorbrug van de HSL kunnen met de Atrain ook worden verholpen. Omdat de trein door middel van luchtlagering de baan als het ware omarmd is het veel veiliger. Doordat  treinen geen contact meer maken met de rails, zullen alle problemen die bij rail horen dan ook verleden tijd zijn.”

Door de enorme besparingen wordt volgens Schoot de treinexploitatie een stuk aantrekkelijker. “Bestaande trajecten worden weer rendabel en nieuwe trajecten kunnen worden ontsloten. De kosten van openbaar vervoer gaan per reiziger omlaag.” Dat zou volgens de uitvinder er zelfs voor kunnen zorgen dat mensen vanaf 2045 vrij kunnen reizen.

Proof of concept

De technische universiteiten van Delft en Twente hebben het concept van de Atrain doorgerekend en vastgesteld dat het toepasbaar is. Schoot zoekt nog naar strategische partners en investeerders om toe te werken naar een ‘proof of concept’ om ook aan te tonen dat de oplossing in de praktijk gaat werken. Om dit te kunnen realiseren is een investering van twee miljoen euro nodig.

Hoewel ook buitenlandse partijen interesse hebben getoond zou Schoot graag zien dat de Atrain-technologie in Nederland wordt gelanceerd. “Ik denk dat Nederland een goede proeftuin zou kunnen zijn voor deze systeemsprong, omdat we met de Atrain flinke stappen kunnen maken in het verbeteren van de prestaties op het spoor. Als dat is gebeurt, kan het concept ook naar andere landen worden uitgerold.”

Shift2Rail

“Het zou bijvoorbeeld goed zijn als dit project wordt opgenomen in het Europese Shift2Rail-programma. Een van de doelstellingen van dit programma is om modal shift te realiseren, maar dat is nog steeds niet gelukt. Ik denk dat de Atrain hier wel voor zal kunnen zorgen, omdat alle drempels om voor het OV te kiezen zoals langere reistijd, verstoringen, hoge kosten en de last mile met deze oplossing worden weggenomen. Daarom zou Shift2Rail  Shift2Atrain moeten worden.”

Bron: Pro Rail, Marieke van Gompel

 

 

 

 

Read article

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

609

Absolute Leisure The World of Fun

Publications

maart 25, 2016

absolute_leisure

Winy Maas geeft in Absolute Leisure zijn toekomstvisie op vrijetijdsbesteding. De denktank The Why Factory toont de omvang van de voetafdruk die onze vrijetijdsbesteding heeft nagelaten op onze landschappen, steden en architectuur.

 

Onze wereld met zijn flexibele werktijden, goedkope vluchten naar alle uithoeken van de wereld en de mogelijkheid om alle films, tv-programma’s of liedjes die ooit zijn gemaakt te downloaden, is een samenleving geworden van vrijetijdsliefhebbers en plezierkenners. We kunnen elk denkbaar exotisch gerecht afhalen, we kunnen alles kopen wat we ooit wilden hebben, we kunnen de vakantie van onze dromen op maat realiseren – we kunnen 24 uur per dag, zeven dagen per week, 365 dagen per jaar plezier bestellen. Maar wie let er op de reserves terwijl wij ons amuseren? Wordt er voldoende geproduceerd om die steeds maar toenemende consumptie mogelijk te maken?

brooklynbridge

In deze publicatie toont The Why Factory hoe deze ‘world of fun’ eruit kan zien. De architectonische en stedelijke projecten die hier worden gepresenteerd stellen de huidige vrijetijdsbesteding ter discussie en schetsen de mogelijkheden. Het boek bevat onder meer artikelen van architecten Winy Maas en Alexander Sverdlov. Zij laten zowel kritische denkers op het gebied van hedendaagse vrijetijdsbesteding aan het woord als de professionals van deze bedrijfstak, degenen die de vrijetijds-machine aan de gang houden. De publicatie is rijk geïllustreerd met veel tekeningen met dunne lijnen die de fantasie van de lezer prikkelen en uitnodigen tot nadenken over hoe deze toekomst eruit kan zien.

 Grand-Bazaar_Shop

Over The Why Factory

Deze internationale denktank is een initiatief van de faculteit Bouwkunde van de TU Delft en architectenbureau MVRDV en doet onderzoek naar toekomstige vraagstukken in de stedenbouw en architectuur.

 

stettin 

Absolute Leisure. The World of Fun

Auteurs: Winy Maas, Alexander Sverdlov

€ 29,95 | Publicatiedatum: 25 maart

Engelse ISBN 978-90-5662-766-9 | paperback | 288p | 15 x 21 cm | geïllustreerd (300 kleur)

| nai010 publishers

Read article

Schermafbeelding 2016-03-22 om 15.28.19

589

Slimmere wegen (Mapzine)

Publications

maart 22, 2016

Schermafbeelding 2016-03-22 om 15.28.19

Om Nederland bereikbaar te houden, moeten de wegen slimmer worden. Voor meer asfalt ontbreekt de ruimte, nog los van de andere problemen die daardoor kunnen ontstaan. Langzaam maar zeker ontgroeien de systemen die het verkeer slimmer moeten maken de tekentafel en worden de opgedane inzichten in de praktijk gerealiseerd.

Dit MAPzine beschrijft een aantal voorbeelden daarvan. Lees hoe Noord-Brabant met een appspookfiles te lijf gaat. Met de Truckplatooning challenge wordt binnenkort gedemonstreerd dat het nu al mogelijk is om vrachtwagens in colonne dicht achter elkaar over de openbare weg te rijden. In Oostenrijk worden ITS-toepassingen live getest in een Living Lab. Ook buiten Europa hebben slimmere wegen de toekomst, blijkt in Dubai. Tenslotte wordt vooruitgekeken naar de toekomst van ITS en zelfrijdende auto’s.

Klik hier om Mapzine te openen: http://mapzine.nl/v13/nl/introductie.html

Read article

Uitvinders okt 2015 VP

886

Technisch Top: 100 bijzondere uitvinders. Koop dit boek en u steunt KWF

News, Publications

maart 17, 2016

Uitvinders okt 2015 VP

 

Het vandaag officieel gepresenteerde boek Technisch Top bevat de gebundelde columns die journalist Ton van Doorn (1951-2012). schreef voor de Technologiekrant waarvan hij hoofdredacteur was. Hij beschrijft op aanstekelijke wijze zijn honderd favoriete uitvinders, technici wier bedenksels ons dagelijks leven ingrijpend hebben veranderd.

U treft in deze top honderd bekende namen aan zoals Thomas Edison (de gloeilamp), Nicola Tesla (de elektromotor) maar ook namen waarvan menigeen nog nooit zal hebben gehoord zoals Stephanie Kwolek (kevlar) en Gertrude Elion (een hele reeks geneesmiddelen) beide (niet toevallig) vrouw. De meeste uitvindingen met een moderne wetenschappelijke basis stammen uit de achttiende, negentiende en twintigste eeuw, en pas in die laatste eeuw kreeg de mensheid waardering voor het intellect van vrouwen. Maar er zitten ook uitvinders bij uit vroeger eeuwen zoals Pieter Jansz Liorne, (1561-1620) de uitvinder van het fluitschip, en Yi Xing (683- 727, het echappement). Dit is het onderdeel dat of de beweging van de slinger of onrust overbrengt op het tandrad en tevens de slinger of onrust in beweging houdt. Er zijn meer uitvinders die hebben gewerkt aan betrouwbare tijdmeting, misschien wel een van de belangrijkste voorwaarden voor technologische vooruitgang: Christiaan Huygens (slingeruurwerk), John Harrison (chronometer).

Dit boek is een verbazingwekkende kleine geschiedenis van de vooruitgang die beurtelings ontroert en tot vrolijkheid stemt.

Ton stierf aan kanker. De opbrengst van dit boek gaat naar KWF Kanker Bestrijding. Ton’s vrouw, Leonie van der Linden-van Doorn, overhandigde tijdens een korte ceremonie bij Soupalicious in Amsterdam het eerste exemplaar aan AnneMarieke Gottmer, fondsenwerver van KWF Kankerbestrijding.

 

AnneMarieke Gottmer, fondsenwerver voor KWF Kankerbestrijding, heeft het eerste exemplaar van Ton van Doorns posthuum verschenen boek, Technisch Top, in ontvangst genomen.

AnneMarieke Gottmer, fondsenwerver voor KWF Kankerbestrijding, heeft het eerste exemplaar van Ton van Doorns posthuum verschenen boek, Technisch Top, in ontvangst genomen.

Te koop in de webshop van Veen Media, klik HIER

Over de schrijver:

Foto Ton kopie

Ton van Doorn (2 augustus 1951 – 20 juli 2012) was journalist en historicus. Hij publiceerde eerder Apocalyps Toen! – een geschiedenis van het jaar 1000 (uitgegeven in 1997 bij De Walburg Pers, Zutphen op initiatief van de Haarlemse Stichting Millennium) waarin hij een licht ironische vergelijking trok tussen de paniek die zich voltrok aan zowel de vooravond van de eerste als de tweede millenniumwisseling.

Zijn journalistieke carrière begon in 1980 bij Haarlems Dagblad. Vanaf 1991 werkte hij bij de Krant op Zondag die later werd voortgezet als HP/De Tijd op Zondag. Later werkte hij enkele jaren bij de huis-aan-huisbladendivisie van de Pers Combinatie.

Vanaf 1996 was hij bij de eindredacteur van het techniektijdschrift De Ingenieur waar hij regelmatig bijdragen voor schreef op het gebied van de geschiedenis en de filosofie der techniek.

In 2007 werd hij bij Veen Media hoofdredacteur van De Technologiekrant waarin hij de rubriek Uitvinders Top 100 schreef, gebaseerd op zijn persoonlijke voorkeur. Deze selectie treft u aan in dit boek.

Een voorproefje uit het boek:

Nummer 26: Gottlieb Daimler

Emile Jellinek verstuurde volgens zijn zoon telegrammen als stoomhamers: ‘Uw mestkar heeft zoals voorzien gefaald’; ‘uw auto is een pop en ik wil de vlinder hebben’; ‘is uw hoofdingenieur al afgeleefd?’ Jellinek was de Franse agent van Gottlieb Wilhelm Daimler (1834-1900), de man die alles wat voortbewoog wilde motoriseren: fietsen, boten, koetsen, trams en luchtballonnen.

Daimler_Reitwagen_color_drawing_1885_DE_patent_36423

Daimlers vader, een bakker in Schondorf bij Stuttgart, wilde dat hij wapensmid werd. Hoewel de gezel zijn meesterschap toonde door de fabricage van een dubbelloops geweer,, wilde hij zich verder in de techniek bekwamen en studeerde onder meer werktuigbouwkunde aan de Polytechnischen Schule in Stuttgart. Als werkplaatsinspecteur van het Bruderhaus, een weeshuis annex machinefabriek, leert hij in 1865 het technisch genie Wilhelm Maybach kennen. Het tweetal zou onafscheidelijk blijven samenwerken: Daimler als directeur en Maybach als de ‘hoofdingenieur’. In 1872 treden zij in dienst bij de gasmotorenfabriek Deutz, waar zij de viertaktmotor van Nikolaus Otto in serie gingen produceren. De Ottomotor, die op lichtgas liep, werkte alleen in de buurt van een installatie die de brandstof leverde. De opvliegende Daimler, die Otto niet kon luchten of zien, kreeg ruzie en begon een werkplaats voor de productie van een kleine benzineverbrandingsmotor. In 1885 zetten Daimler en Maybach een eencilindermotor met zeshonderd omwentelingen per minuut onder het zadel van een houten fiets met zijwieltjes, de eerste motorfiets. Daimlers zoon Paul haalde over een afstand van 3 km een gemiddelde snelheid van 12 km/h. Op een gegeven moment moest hij van de machine springen, omdat het zadel vlam vatte. Daimler vond het voertuig ‘uitstekend geschikt voor postbodes op het platteland’.

mercedes

 

De verschillende voertuigen volgden elkaar nu snel op. In 1886 zetten de uitvinders hun motor in een boot, die Daimler verborg onder een keramisch deksel. Commercieel leek het Daimler niet verstandig te vertellen dat de brandstof van het schip benzine was, immers explosief. Hij noemde de aandrijving daarom olie-elektrisch en rustte de boot uit met kabels en isolatoren. Hetzelfde jaar kwam een paardenkoets aan de beurt, die met vier versnellingen een snelheid van 17,5 km/h haalde. Dit was de eerste auto op vier wielen. Daimler mag zich tevens de uitvinder noemen van de vrachtwagen, de benzinetram, het gemotoriseerde luchtschip, maar ook van de aanjager, koppeling en trommelrem.

De inmiddels opgerichte Daimler Motoren Gesellschaft bouwde in 1899 de eerste racewagen. Hier had Jellinek al enkele jaren om lopen zeuren, want hij wilde eigenlijk alleen auto’s afnemen die minimaal 40 km/h liepen. Bij aankomst in Nice omhelsde de handelsagent de wagen en noemde hem Mercedes naar zijn lievelingsdochter Maria de las Mercedes. Maximumsnelheid 58 km/h. Het merk Mercedes-Benz moet dus eigenlijk Daimler-Benz heten.

 

 

Read article

Radzilowicz_family

1164

Britten zitten kanker weer iets dichter op de hielen

News, Publications

maart 4, 2016

Radzilowicz_family

A Survivor’s Story: Staying a Few Steps Ahead of Late-Stage Ovarian Cancer. Photo: Anastasya, John Nicholas, Christina, and John Radzilowicz pose for a family portrait. Image by Villa Montarti Photography (c) 2008. Bron: http://www.mwrif.org/445/ovarian-cancer-survivor-christina-radzilowicz

Schermafbeelding 2016-03-04 om 14.38.45

In de afgelopen jaren hebben immuuntherapieen – behandelingen die de kracht van het immuunsysteem om kanker te bestrijden gebruiken – over de hele wereld belangstelling gewekt. Maar de grootste uitdaging voor immuuntherapie is identificeren welke moleculen op de kankercellen de beste doelwitten vormen en ook hoe je antilichamen langs de defensie van de kankercel loodst.
Momenteel is immuuntherapie een krachtig maar bot wapen, dat in sommige gevallen potentieel ernstige bijwerkingen kan hebben. Wat dringend nodig is, zijn behandelingen waarbij immuuncellen een tumor specifiek aanvallen, terwijl gezonde cellen ongemoeid worden gelaten.
Onderzoekers van Cancer Research UK hebben vandaag een nieuwe studie in het tijdschrift Science gepubliceerd waarin het vernuft wordt blootgelegd dat nodig is om deze nieuwe immuunwapens precies naar hun kwaadaardig doel te geleiden. Maar voordat we in detail treden over wat ze hebben gevonden, en wat de implicaties zijn voor toekomstig onderzoek, vatten we eerst samen hoe verschillende immuuntherapieen werken.

Hoe helpen we het immuunsysteem kanker te signaleren:
Gedurende een aantal jaren hebben onderzoekers veel verschillende benaderingen geprobeerd om het immuunsysteem tegen kanker in te zetten, zoals het ‘saboteren van de remmen’ van immuuncellen, markering van kankercellen als te vernietigen objecten of het genetisch bewerken van immuuncellen van de patiënt om zo kankercellen rechtstreeks op de korrel te nemen.
Maar de meeste van deze strategieen gaan er van uit dat het immuunsysteem kankercellen kan herkennen als het ware gevaar dat ze zijn. Maar hoe werkt dat?

Bijna alle cellen in ons lichaam laten op hun oppervlak monsters zien van de eiwitten die ze binnenin produceren. Deze kleine monsters, antigenen genoemd, dienen als “vlaggen” voor het immuunsysteem. Er zijn ‘vijandelijke’ en ‘vriendschappelijke’ vlaggen.

Wanneer een cel beschadigd of besmet is, verandert dat de eiwitten die de cel maakt, en dat tonen de overeenkomstig nieuwe antigenen op het oppervlak. Gespecialiseerde immuuncellen, de zogenaamde T-cellen kunnen deze antigenen, opsporen en signalen afgeven die de beschadigde cellen vernietigen als de antigenen zich gecamoufleerd hebben. In theorie moet het immuunsysteem wanneer het een kanker-anti-geen herkent, alle kankercellen met die vlag vernietigen. Maar dit gebeurt niet altijd. En onderzoekers hebben zich het hoofd gebroken om uit te vinden waarom niet.

Volstaat herkenning?
“In wezen zijn er twee concurrerende opvattingen”, zegt dr Sergio Quezada, van het University College London, en een van ‘s werelds toonaangevende experts in onderzoek naar de wisselwerking tussen het immuunsysteem en kanker. “Een mogelijkheid is dat het immuunsysteem gewoon kankercellen moet herkennen. Als het eenmaal begint met het openbreken en doden van tumorcellen ontstaat een domino-effect waardoor het immuunsysteem steeds meer afwijkende moleculen herkent. De andere mogelijkheid is dat het eerste antigeen dat het immuunsysteem stimuleert tot actie, er het meest toe doet Als immuuncellen kostbare energie verspillen aan het jagen op antigenen die niet op het oppervlak van ALLE kankercellen zitten, dan lopen ze het risico delen van de tumor geheel over het hoofd te zien.” Het ontwikkelen van een betere immuuntherapie hangt af van te weten komen welke van deze ideeën klopt. Maar om die vraag te beantwoorden zou je een enorme hoeveelheid gegevens van tumoren van patiënten nodig hebben. Gelukkig heeft een ander team van Cancer Research UK instrumenten ontwikkeld die kunnen helpen het antwoord te vinden.

Een zich ontwikkelende oplossing

Professor Charlie Swanton van het Francis Crick Instituut is een van ‘s werelds toonaangevende experts in de genetica achter hoe tumoren groeien en veranderen, en hoe genetische mutaties dit aanzwengelen en gaande houden. “Een van de redenen waarom sommige kankers – longkanker en melanoom in het bijzonder – zo moeilijk te behandelen zijn, is omdat ze zo snel evolueren dat ze immuun worden voor de medicatie die we gebruiken om ze te stoppen,” zegt hij. “Deze kankers ontstaan door blootstelling aan vele verschillende DNA- beschadigende invloeden – zoals sigarettenrook of UV-licht – en deze schade levert veel verschillende defecten op aan DNA.”
Maar naarmate meer data beschikbaar kwam, begonnen Swanton en zijn team zich af te vragen of niet juist deze overweldigende complexiteit, die kanker zo resistent maakt tegen bepaalde behandelingen, hetgene is dat kanker zichtbaar zou kunnen maken voor het immuunsysteem.
Swanton’s team heeft al laten zien dat sommige vroege DNA-beschadigingen aan de ‘stam’ van een evolutionaire ‘tumorboom’ verder in de ontwikkeling niet ‘uitsterven’ ten faveure van nieuwe beschadigingen, maar aanwezig blijven. Maar als deze vroege oorsprong van een kanker als antigeen toch aanwezig blijft op het oppervlak van tumorcellen, dan kunnen ze een ideaal doelwit zijn voor het immuunsysteem om aan te vallen.

Dus hebben de teams van Swanton en Quezada hun krachten gebundeld om uit te zoeken of dit het geval is.

Dr Nicholas McGranahan werkt in Swanton’s team aan het in kaart brengen hoe tumoren zich ontwikkelen en veranderen, met behulp van complexe software. Brute rekenkracht inschakelen bij de biochemische analyse van wat kanker immuun maakt voor het immuunsysteem werd een nieuw idee: “We gebruiken dit soort analyse om te mutaties te voorspellen dus we vroegen ons af of we deze analyse ook konden gebruiken om antigenen te zoeken die alle tumorcellen gemeen hebben”, legt McGranahan uit.
“We hadden het vermoeden dat de diversiteit van mutaties die we zien in tumorevolutie is terug te zien in het feit dat zich op de kankercellen corresponderende antigenen bevinden – maar tot nu toe hadden we geen bewijs.”
Om dit te testen, wendden zij zich tot een schat aan gegevens genaamd The Cancer Genome Atlas (TCGA), die genetische gegevens registreert van duizenden patiënten die zijn behandeld voor kanker, samen met gegevens van hoe het ze verging na de behandeling. Met behulp van gegevens van meer dan 200 patiënten met één van twee verschillende soorten longkanker (adenocarcinoom en squameuze-celcarcinoom) werd voorspeld welke antigenen een tumor bevatte, en welke daarvan door de gehele tumor voorkwamen.
Opvallend onder de patienten met long adenocarcinoom was dat naarmate meer antigenen op tumorcellen door alle tumorcellen werden gedeeld, het die patiënten in het algemeen beter was vergaan. Maar bij mensen met plaveiselcelcarcinoom vond het team dit verband niet. In plaats daarvan hebben squameuze carcinoomcellen de neiging hun antigenen niet te tonen op hun oppervlak – wat hen een mogelijke manier biedt om te ontsnappen het immuunsysteem. Deze kankercellen zijn er in geslaagd zichzelf onzichtbaar te maken.
Maar om te begrijpen waarom er uberhaupt een verband zou kunnen zijn namen de onderzoekers de tumormonsters van twee patiënten met longkanker en een soortgelijke rokersgeschiedenis nader onder de loep.
Na eerst hun antigeen predictie-analyse te hebben uitgevoerd op beide tumormonsters, produceerde het team vervolgens honderden van deze voorspelde antigenen in het lab. Van de immuuncellen in de tumormonsters werd bepaald welke antigenen ze herkennen als behorend op een tumorcel zodat ze er op aanhaken – de tumorcel dus aanvallen.
Slechts drie antigenen kwamen daarvoor in aanmerking. Een in het eerste monster en twee in de tweede. En, heel belangrijk, van elk van deze antigenen was voorspeld dat ze aanwezig moesten zijn op elke kankercel in het tumormonster – zoals de animatie hieronder wordt uitgelegd.


Dus als deze immuuncellen in staat waren zo elke cel in de tumor te herkennen, waarom doodden ze die cellen dan niet?

Het afbreken van verdediging kanker.

Het is duidelijk dat deze tumoren immuuncellen bevatten die in staat waren kankercellen te herkennen als gevaarlijk, maar een of andere manier was de kanker in staat ze op afstand te houden. Tumoren gebruiken trucs om aan vernietiging door immuuncellen te ontsnappen door het afgeven van chemische signalen te onderdrukken. Ze houden een soort ‘radiostilte’.  Om te zien of deze signalen het immuunsysteem weerhouden van het herkennen van de door alle tumorcellen gedeelde antigenen, analyseerde het team opnieuw de adenocarcinoommonsters uit de TCGA. Ze ontdekten dat tumoren met daarin veel antigenen die werden gedeeld door alle tumorcellen ook een hoog niveau produceerden van een immuun-dempende molecuul genaamd PD-L1.
Dit suggereert dat hoewel deze kankercellen zeer kwetsbaar zijn voor een immuunaanval – omdat ze bedekt zijn met de meest voorkomende antigenen – zij een manier hebben gevonden om het immuunsysteem desalniettemin op afstand te houden, om zo te overleven.
Om dit idee verder te testen, keek het team vervolgens naar de gegevens van patiënten in een Amerikaanse studie, die waren behandeld met een immunotherapeutisch medicijn dat het PD-L1 ‘stopsignaal’ saboteert, het signaal dat immuuncellen zegt de aanval op de tumor af te blazen. (pembrolizumab -Keytruda)
Na het draaien van hun antigeen-voorspellingsmodel, verdeelde het team vervolgens tumoren in twee groepen. Een waarin de kankercellen vele verschillende antigenen hadden en een met veel gemeenschappelijke antigenen op hun celoppervlak.
Van dertien patiënten met tumoren die veel gedeelde antigenen hadden, hadden er twaalf goed gereageerd op de immunotherapie behandeling. Dit in vergelijking met slechts twee van de achttien patiënten met tumoren waarin de kankercellen juist bekleed waren met veel verschillende antigenen.

Het beeld werd steeds duidelijker. Tumoren met veel gedeelde antigenen trokken immuuncellen aan. De kankercellen moesten die vervolgens onderdrukken om in leven te blijven. Maar als medicijnen er in slaagden die verdediging van de kanker te doorbreken, dan hadden die patiënten het meest baat bij wie de kanker antigenen door de hele tumor voorkwamen.

Dus wat nu?
De directe gevolgen van dit werk betekent voor onderzoekers het ontwikkelen van een nieuwe immuuntherapie. Het laat zien dat er ‘goede’ en ‘slechte’ targets voor immunotherapie. En het suggereert sterk het er echt toe doet dat het immuunsysteem het antigeen herkent.
Dit is belangrijk, omdat veel experimentele behandelingen veronderstellen dat het volstaat een enkel specifiek antigeen te identificeren dat op dat moment het dominante antigeen is. Maar als dat niet aanwezig is op alle kankercellen, dan blijft het risico dat de behandeling sommige cellen in tact laat die zich kunnen hergroeperen zodat de tumor kan terugkomen.
De volgende stap is: uitwerken hoe de artsen van het team voorspellende software kunnen gebruiken om betere beslissingen te nemen over welke behandelingen op patiënten toe te passen. In sommige gevallen kan kanker de antigenen (“flags”) verstoppen waar aan immuuncellen een tumorcel herkennen. Daarvoor moeten andere behandelingen worden onderzocht. Maar als de wetenschappers de immuuncellen kunnen wapen zodat ze deze cellen wel herkennen, kan dat leiden tot nieuwe behandelingen.

Voor Swanton toont de studie aan dat er een welkome zwakte schuil blijkt te gaan achter soms verbijsterende complexiteit van kanker. “Toen de ware genetische complexiteit van een groeiende tumor een paar jaar geleden duidelijk werd, hebben we ons allemaal het hoofd gebroken over een manier om daar grip op te krijgen”, zegt hij. Hij gelooft dat we nu zijn begonnen te zoeken naar manieren om “echt effectieve behandelingen te ontwikkelen voor de ziekte in een gevorderd stadium, door de onderliggende orde in de chaos te benutten.”

“Het is ongelooflijk spannend,” voegt hij eraan toe, “en hoewel het nog vroeg is om stellig te zijn, biedt het hoop dat we bij vergevorderde kanker het tij kunnen keren. – Iets wat we dolgraag willen voor onze patiënten.”

Alan Worsley (Cancer Research UK)

Hier de Blog

Read article

chip

1039

Waarom chips voorlopig niet veel sneller worden, en waarom dat een zegen is

Publications

januari 12, 2016

Nóg krachtiger chips die nóg sneller rekenen: het zit er de komende jaren niet meer in. Erwin van den Brink legt uit dat we juist hierdoor veel nieuwe, nuttige apparaten en diensten krijgen.

Hier het artikel in het FD: Waarom chips voorlopig niet veel sneller worden, en waarom dat een zegen is: FD-20160109-06006001

1: Einde van een tijdperk

Heeft u ze al, de Google Glass en de Apple Watch? De Google Glass is commercieel een mislukking en met de Apple Watch gaat het dezelfde kant op. De technology push uit de informatie- en communicatiesector heeft ons leven een kwarteeuw volgepropt met steeds snellere apparaten en software, maar steeds meer mensen ontdekken dat de gadgets weinig toevoegen aan hun leven, en dat ze zeker niet al hun problemen oplossen.

De Google Glass en Apple Watch zijn symptoom van een onderliggende malaise. De echte innovatie is doodgebloed, door de drang vanuit de ict-wereld om voor elke snellere chip een nieuwe gadget te bedenken, of er nu behoefte aan is of niet. De techsector hield de afgelopen decennia met de tong op de schoenen de Wet van Moore bij: elke twee jaar verdubbelde de rekenkracht van de chips, doordat het telkens lukte om de componenten weer wat kleiner te maken.

De Wet van Moore is een voorspelling van Gordon Moore, oprichter van chipfabrikant Intel, uit 1965. Dat was het begin van het tijdperk waarin chips worden gemaakt van silicium. Nu, vijftig jaar later, lijkt toch het stadium aangebroken waarin het technisch bijna onmogelijk is – en vooral ook heel duur – om de elektronica in silicium nog kleiner te maken. En dus worden chips voorlopig niet meer veel sneller.

Is dat een ramp voor de techsector? Integendeel, het is een zegen. Voor de consument, en voor het midden- en kleinbedrijf.

2: Wet van de remmende voorsprong

De beste technische uitvindingen zijn aanvankelijk totaal nutteloos maar vooral ongezocht. Juist daardoor ontketenen ze creativiteit. Toen Theodore Maiman in 1960 de laser uitvond, zat niemand op zijn gebundelde lichtstraal te wachten. Of zoals Maimans assistent, Irnee D’Haenens, droog opmerkte: ‘We hebben een mooie oplossing ontdekt, nu zoeken we nog een probleem.’ Tegenwoordig kent de laser talloze toepassingen.

Wat moet je er eigenlijk mee: die vraag kon ooit worden gesteld voor silicium, het materiaal waarin de elektronische schakelingen van een microchip worden geëtst. Toen eenmaal duidelijk was dat silicium uitermate geschikt is voor micro-elektronica (tegenwoordig nano-elektronica) zorgde het voor een explosieve groei in rekenkracht van computers. De vuistgrote radiobuis, die elektronische signalen versterkt, kromp al in de jaren veertig van de vorige eeuw tot een transistor ter grootte van een vingerkootje. Tegenwoordig zitten er twintig miljard van zulke ‘transistors’ in een chip zo groot als je pinknagel. Maar de schijnbaar eindeloze mogelijkheden van silicium maakte de industrie blind voor betere materialen.

Een van de broedplaatsen voor een volgende revolutie in chipmaterialen is het Else Kooi Laboratorium van de TU Delft (Else Kooi bedacht in 1966 een sleuteltechnologie voor het bouwen van siliciumchips). Directeur Casper Juffermans vindt dat de computerindustrie als geheel te lang op het succes van silicium heeft willen teren. ‘Dat maakte de industrie zeer conservatief in het absorberen van innovaties’, zegt hij. ‘Bestaande technologie werd zo lang mogelijk uitgemolken.’ Maar door de zoektocht die nu op gang is gekomen naar alternatieven, is de chipwereld volgens Juffermans op dit moment een stuk interessanter dan vijf, tien jaar geleden toen de siliciumhorizon nog ver weg leek.

Er zijn genoeg kandidaten om silicium (halfgeleider) en koper (geleider) op te volgen. De stofjes met de gezochte eigenschappen dragen exotische namen als grafeen, molybdeniet, siliceen, carbon nanobuisjes. In het verschiet liggen exotische toepassingen zoals tunneleffect transistoren (waarin wordt geschakeld met afzonderlijke electronen) en nanofotonica (waarbij de rol van elektriciteit in de chip wordt overgenomen door licht). Wat ze gemeen hebben is: in principe werkt het. Maar de opschaling van één enkele grafeentransistor tot de miljarden exemplaren die nodig zijn op één chip, gaat volgens Juffermans zeker nog tien tot vijftien jaar duren.

  1. Fysieke grenzen

De elektronische schakelingen op een siliciumchip kunnen we nog verder verkleinen. De nieuwste lithografiemachines die nu worden getest, maken elektronische componenten op een chip die zo klein zijn dat je hun afmetingen meet in atomen. Dat creëert weer een nieuw soort probleem. ‘Met de huidige lithografietechniek is het onmogelijk om stabiele structuren te maken met een nauwkeurigheid van een enkel atoom’, stelt prof. dr. Bert Koopmans, hoofd van de vakgroep Fysica van Nanostructuren aan de Technische Universiteit Eindhoven. Onder zijn leiding wordt gekeken naar de alternatieven voor elektronica. De kandidaten zijn fotonica (lichtsignalen) en spintronica. Dat laatste is de technologie die data magnetisch maakte. Behalve elektrisch geladen deeltjes zijn elektronen ook te beschouwen als een soort magneetjes die linksom of rechtsom rondtollen; die tolrichting of spin wordt geregistreerd als een 0 of een 1, dus als informatie.

De klassieke siliciumtransistor kan volgens Koopmans nog met hele kleine stapjes worden verbeterd. Die techniek kan hooguit nog 20 jaar vooruit, maar dan is de rek er echt uit. De toename van de kloksnelheid (het aantal keren per seconde dat een processor een rekenstap kan uitvoeren) staat al tien jaar stil rond de 4 GHz. Dat zijn vier miljard rekenstappen per seconde. Op zichzelf indrukwekkend, maar de opmars naar 10 GHz die tien jaar geleden werd beloofd is er niet gekomen.

Koopmans: ‘Ongemerkt zullen we het niet meer hebben over de Wet van Moore. Die lost langzaam op. We hebben kloksnelheid als prestatiecriterium stilletjes ingeruild voor het aantal transistors op een chip.’

Een andere fysieke grens is de lengte van de minuscule bedrading die de componenten verbindt. In een chip ter grootte van een vingernagel zit nu zo’n tien kilometer koperdraad. Nog meer bedrading, waar nog meer stroom doorheen gaat, maakt de chips te warm. Als dat koperdraad kan worden vervangen door koolstof nanobuisjes, met een veel lagere elektrische weerstand en daardoor minder warmteontwikkeling, kan de rekensnelheid weer toenemen. In theorie. Want in praktijk zal het nog tien tot vijftien jaar duren, schat Casper Juffermans van het Else Kooi Laboratorium, voordat die productietechnologie onder de knie is.

Op de bijna-atomaire schaal waarop schakelingen ‘in silicium’ uiteindelijk kunnen worden gemaakt, worden de transistors allemaal een beetje verschillend. Daardoor kunnen fouten ontstaan in de rekenstappen, en moet de processor zichzelf voortdurend checken op fouten. Dat gaat weer ten koste van de rekensnelheid.

Het komt er op neer dat de prijs van een afzonderlijke transistor niet meer daalt, aldus Juffermans. Nieuwe generaties transistors zullen gewoon duurder zijn, zeker als het productieproces nog moet worden geleerd. De vraag is of de kosten omlaag gaan met het doorlopen van de leercurve: er lijkt een vicieuze cirkel te ontstaan, waarbij de winst van verdere miniaturisatie teniet wordt gedaan door de negatieve bijverschijnselen.

Nieuwe materialen zullen daarin ook niet snel verandering brengen. Op de chips van de komende jaren zal silicium worden gecombineerd met verschillende materialen, die elk een bepaald aspect van de werking van een chip beïnvloeden. Zoals minder warmteontwikkeling of hogere schakelsnelheid. Dit is al enige tijd gaande, volgens Koopmans: ‘Chips hebben al de helft van alle elementen uit het Periodiek Systeem in een of andere vorm aan boord.’

  1. Reële vooruitgang

Betekent dit dat we tien onvruchtbare jaren tegemoet gaan, zonder innovaties die snellere, krachtiger chips nodig hebben? Integendeel. De industrie zal de handen vol hebben aan twee trends die de mensheid daadwerkelijk vooruit kunnen helpen.

Allereerst de verdere ontwikkeling van zogenoemde embedded systemen. Dat is elektronica die is voorzien van sensoren die iets signaleren en meten. Denk aan brandmelders, de bloeddrukmeter voor thuisgebruik, de botsingsensor in de airbag, touchscreens, de pixels op de beeldsensor in een camera, de sensor die het beeld van je tablet en smartphone laat meekantelen als je hem op zijn kant zet. Nog een stap verder is het zogenoemde ‘lab-on-a-chip’, letterlijk een chemisch laboratorium op de schaalgrootte van enkele duizendsten van een millimeter, gekoppeld aan een chip. Zo’n methode, die door het VU Medisch Centrum is ontwikkeld om in een druppel bloed vast te stellen of iemand kanker heeft, zal waarschijnlijk worden ondergebracht in zo’n chip. En daar hebben we met zijn allen meer aan dan aan een Google Glass of Apple Watch.

Hoe meer signalen zulke chips gaan doorgeven, hoe groter de datastromen worden die van mensen en van apparaten naar rekencentra gaan. Daarvoor zijn snelle glasvezelverbindingen nodig. Connectiviteit van apparaten wordt belangrijker dan hun eigen rekensnelheid.

Een tweede trend is dat elektronica wordt verdrongen door fotonica. De ‘verglazing’ van het internet (koperdraad wordt glasvezel) is een eerste stap. De snelheid en de bandbreedte van licht is groter dan die van elektrische signalen, en het heen en weer sturen van fotonen kost veel minder energie dan van elektronen.

Voor de chips is er nog wel een stevig praktisch probleem op te lossen, als ze met licht gaan werken. Want licht wil graag rechtdoor, en op een kleine chip moet het juist vaak de bocht om. Elektronen hebben daar minder moeite mee.

Al die communicerende sensors en apparaten willen net als wij hun data in de cloud bewaren. Fysiek gezien zijn dat grote datacentra die een daverende hoeveelheid elektriciteit verbruiken. Het datacentrum van Google in de Eemshaven verrijst vlakbij een bestaande energiecentrale omdat het een vermogen vergt van 120 megawatt. Dat is 960 gigawattuur aan stroomverbruik per jaar, vergelijkbaar met dat van 400.000 huishoudens, ongeveer de stad Amsterdam.

Hier moet de eerder genoemde spintronica uitkomst bieden, zegt Koopmans: ‘We werken aan nieuwe geheugenchips die ultrasnel en uiterst energiezuinig data opslaan.’ Daarnaast werkt de TU-Eindhoven aan een manier om de datastroom die door glasvezel binnenkomt direct magnetisch op te slaan, zonder tussenkomst van elektronica. ‘Dat gaat sneller en scheelt veel energie’, zegt Koopmans. Zijn optimisme is gebaseerd op een recente doorbraak in de techniek van het magnetiseren, namelijk met een hele korte laserpuls. Koopmans: Als de “spin” van een binnenkomend foton is bepaald, dan kun je een elektron in het magnetische geheugen dezelfde spin geven met zo’n laserpuls.’

De fotonica- en spintronicarevolutie zal niet al morgen uitbreken. De elektronische chip van silicium blijft nog wel even. Denk aan de stoomlocomotief. De laatste werd pas in 1958 buiten dienst gesteld, terwijl de eerste elektrische locomotief al reed in 1879. Maar er zitten veel spannende zaken in de pijplijn.

Auteursomschrijving

Erwin van den Brink is oud-hoofdredacteur van De Ingenieur, Natuurwetenschap en Techniek en Technology Review Nederland. Hij schrijft over industriële trends en innovatie.

Kader 1

De tijdelijke vertraging aan het chipsfront kan ook voordelig uitpakken voor kleinere bedrijven. Andrew ‘Bunnie’ Huang, een Amerikaan die in 2002 naam maakte door de Xbox te hacken, gaf in het gezaghebbende vakblad IEEE Spectrum een verrassende draai aan het toekomstbeeld. Door de stagnatie in rekensnelheid, aldus Huang, verdwijnt de noodzaak om onze apparaten elke paar jaar te vervangen door snellere versies. Dat stelt het midden- en kleinbedrijf beter in staat om voor die apparaten allerlei nieuwe producten en diensten te ontwikkelen. Dat geeft innovatie een sterke impuls.

Oude tijden keren terug. Vóór het digitale tijdperk kon een technicus elk apparaat namaken omdat het in feite ‘open source’ was. Hij schroefde het open en kon de componenten en hun functie met het blote oog identificeren: een weerstand, een diode, een transistor. De fabrikant leverde in de handleiding van een nieuwe radio ook trouw een diagram mee van de elektrische circuits. Kom daar maar eens om bij een processor met ‘Intel Inside’: letterlijk een black box.

Huang: ‘Er komt nu een tijd aan waarin het innovatietempo in ICT weer is bij te benen voor technici in kleine bedrijven. Het zal de open hardwarebeweging in staat stellen heel diep door te dringen in het elektronisch ontwerp van componenten.’ De black box gaat weer open.

Kader 2

De spin in het web

Casper Juffermans noemt het Belgische Interuniversitair Micro-Elektronica Centrum (IMEC) in Leuven als de plek waar de hele wereld samenkomt voor onderzoek naar nano-elektronica en -fotonica. De grote chipproducenten en technologiebedrijven zitten er als sponsoren op de voorste rij. Maar ook de internationale researchwereld, de engineeringwereld en de grote apparatenbouwers als ASML en Applied Materials zijn nauw betrokken bij IMECs onderzoek naar nieuwe materialen en ontwikkeling van nieuwe apparaten. Er werken zo’n 2.200 mensen.

chip

Read article

Schreiner-folder

962

Fokker Friendship: Nummer 1 Nederlands Ontwerp

Publications

december 15, 2015

Hier het hele artikel als PDF: 80_87_INGR22_23_Fokker

 

 

 

 

Fokker-prototype Fokker in Abudjabi fokkereen

 

 

De ontwerpers van de Fokker Friendship hebben destijds niet voor ogen gehad het beste Nederlandse Design ooit te creëren. Het is waarschijnlijk het laatste waar ze zich het hoofd over hebben gebroken. Toch leuk dat de Friendship nu wordt bewonderd als een voorbeeld van esthetiek. Misschien speelt ook spijt mee over het verdwijnen van Fokker, een stukje nationale trots want er zijn niet zoveel landen die zelf passagiersvliegtuigen bouwen.

Na de Tweede Wereldoorlog waren dat in Europa behalve Nederland alleen Frankrijk en Engeland. Airbus, inmiddels de grootste civiele vliegtuigbouwer ter wereld is Frans-Duits-Brits en een beetje Spaans.

Fokker is een mooi voorbeeld van hoe een groepje mensen vlak na de oorlog met helemaal niets iets begon. Geld voor dure machines was er niet en daarom bedachten ze aan de Technische Universiteit Delft samen met Fokker een eigen manier omSchreiner-folder

 

vleugelpanelen te bouwen. Zo’n vleugelhuid moet dicht bij de romp heel dik zijn omdat daar de grootste krachten werken, en naar het uiteinde toe steeds dunner. Vaak werd zo’n paneel daarom gefreesd, maar dat is heel duur. Daarom gingen de Nederlanders experimenteren met het op elkaar lijmen van dunne standaardplaat; dicht bij de romp heel veel laagjes en naar het uiteinde toe steeds minder. Dat was ook praktisch omdat een vleugelpaneel een bepaalde kromming heeft. Met de (epoxy-)lijm ertussen werden de dunne ‘sheet metal’ platen in de juiste vorm geperst en vervolgens zo in een soort oven, een autoclaaf, onder hoge druk en temperatuur geplaatst om uit te harden. Het leverde een bijna onverwoestbare vleugel op. Vliegtuigbouwers worstelen altijd met scheurvorming vanwege de wisselende belasting. Een massief vleugelpaneel waarin een scheur optreedt, scheurt door. Het alternatief was om dunne laagjes met klinknagels aan elkaar vast te maken, want lijmen kon nog niemand in die dagen. Een scheur stopt dan weliswaar bij de luchtlaag tussen de platen, maar alle spanning verzamelt zich dan bij de klinknagels. In de Fokker Friendshipvleugel fungeerden de lijmlagen als scheurstoppers, maar scheuren traden hoe dan ook veel minder op omdat in verlijmde constructies de spanningen veel beter worden verdeeld dan in geklonken constructies.

Zo werd een uit arrenmoede geboren improvisatietechniek een unique selling point. De gelijmde vliegtuigconstructie bleek niet alleen sterker maar ook lichter.

Maar ook het aerodynamische ontwerp van de Friendship oogstte veel waardering. Vliegers roemen de grote intrinsieke stabiliteit: als je als vlieger onverhoopt iets ontzettend stoms doet, kom je niet snel in een ongecontroleerde duikvlucht. ‘She’s very forgiving’ legde een luchtmachtvlieger op de Troopship mij eens uit. Je kon er zo lekker ongegeneerd in rondscheuren. Het was het enige passagiersvliegtuig dat zich ook liet besturen als een straaljager, een stuntvliegtuig. De Koninklijke Luchtmacht hield er jarenlang vliegshows mee waarbij een haarscherpe bocht werd gedraaid die bijna een looping was. Daarbij werd dieselolie in de uitlaat gespoten wat een spectaculaire smoke trail gaf. De vlieger die ik sprak vertrouwde me toe dat in militaire Friendships her en der regelmatig wel eens stiekem loopings en barrel rolls werden gemaakt. Kortom lekker een paar keer achter elkaar over de kop gaan. Je kon hem volgens deze ‘Biggles’ (militair vlieger en jongensboekenheld) zover overtrekken dat hij tenslotte doodstil met zijn neus rechtstandig omhoog hing alvorens als een herfstblad naar beneden te dwarrelen waarna hij vanzelf zijn zweefvlucht hervond.

Tja, design. Een geprononceerde vleugel boven op de romp met de gestroomlijnde motorgondels waarin ook het hoofdwielstel wordt opgeborgen (geen wielkasten aan de romp) geven het een slank uiterlijk vooral nadat de neus in de serieproductie wat spitser werd gemaakt om er een radar in te kunnen huisvesten. De mooie motorgondels dankt de Friendship aan de keuze van gasturbines (de Rolls-Royce ‘Dart’) in plaats van zuigermotoren, destijds een noviteit.

Er zijn er 787 van gebouwd inclusief de licentieproductie in de Verenigde Staten bij Fairchild-Hiller. Het is daarmee nog steeds het meest succesvolle turboprop-passagiersvliegtuig ter wereld.

 

l

Read article