Onderzoek met maatschappelijke impact

| Frederike Krommendijk

Samen onderzoek doen om maatschappelijke problemen op te lossen. Dat is de uitdaging die de 4TU-federatie heeft neergelegd bij de vier technische universiteiten, met een pot onderzoeksgeld van 22 miljoen. UT-hoogleraren Tatiana Filatova, Herman van der Kooij en Michel Versluis staan aan het hoofd van drie van de vijf 4TU-onderzoeken.

In totaal werden bij 4TU 17 onderzoeksvoorstellen ingediend door wetenschappers van de vier technische universiteiten. Daarvan zijn er vijf gehonoreerd als veelbelovende ‘High Tech for a sustainable future’. Drie van die vijf landelijk uitverkoren onderzoeken worden dus geleid door professoren van UT: Tatiana Filatova, Herman van der Kooij en Michel Versluis. Hun onderzoeksvelden liggen ver uit elkaar, maar ze hebben alle drie hoge verwachtingen van de impact die hun onderzoeken zullen hebben op maatschappelijke uitdagingen. Niet alleen buigen al gevestigde knappe koppen van alle universiteiten zich over de vraagstukken, er is binnen dit programma ook geld om jong talent in te schakelen. En het bedrijfsleven en maatschappelijke instellingen verbinden zich maar al te graag aan een ‘denktank’ met zoveel brainpower, liever dan aan een individuele universiteit, is de verwachting.

Het researchprogramma duurt vijf jaar en er worden nieuwe jonge talenten aangetrokken om voortzetting op het gebied van onderzoek en educatie in de toekomst te waarborgen. De drie UT-professoren zijn vastbesloten de samenwerking te laten slagen. Tijd en geld zijn geen probleem, en ze voelen alle drie ook bij de andere technische universiteiten een grote wil tot samenwerking. Minder overlap, meer toegang tot elkaars specifieke kennis, efficiency, het zijn nog maar een paar voordelen van deze gemeenschappelijke aanpak. De samenwerking met mensen uit de praktijk garandeert de aansluiting op de vraagstukken van alledag. En dat alles met maar één gezamenlijk doel: onderzoek doen dat écht impact heeft op het dagelijks leven.  De drie onderzoeksleiders vertellen hoe ze dat willen waarmaken.

Tatiana Filatova

Resilience Engineering

Het is misschien wel het meest brede onderzoeksveld van alle 4TU-projecten: ontwerpen voor een veerkrachtige wereld. Daarom ziet onderzoeksleider professor Tatiana Filatov hierin ook zoveel kansen in de samenwerking met de andere kennisinstituten en het bedrijfsleven. ‘Er is in Nederland al een schat aan kennis op het gebied van techniek en ontwerpen, daarvoor staan we wereldwijd bekend. Maar de kennis van universiteiten en bedrijfsleven is nu nog vaak gefragmenteerd. Door onze krachten te bundelen kan die kennis veel meer impact krijgen op de maatschappij’.

Onze wereld is kwetsbaar. Voor milieurampen, terroristische aanslagen en cyberaanvallen maar ook kleinere verstoringen als stroomuitval. Vroeger bleef een incident vaak tot één plek beperkt maar doordat systemen steeds complexer zijn, kan een incident door een domino-effect veel grotere gevolgen hebben. Kijk maar naar de instorting van de financiële markten, de gevolgen die een storm zoals dit jaar had op transport en  de gevolgen van een grote stroomstoring op telecommunicatie en gezondheidsvoorzieningen. ‘We kunnen de kans op een ramp minimaliseren, maar helemaal vermijden kan niet. Er is altijd een kans dat er iets gebeurt. Met die gedachte in het achterhoofd moeten we onze steden en regio’s ontwerpen. Je kunt de maatschappij technisch en sociaal zo inrichten dat een systeem zo snel mogelijk weer opveert na zo’n incident. Beter nog: dat het er zelfs sterker en weerbaarder uit kan komen. Naar die manier van ontwerpen en inrichten doen wij onderzoek’.

‘Het gaat ons er niet om dat we mensen bang maken voor wat allemaal kan gebeuren, we gaan juist uit van de veerkracht van systemen. Hoe ontwerp je die zo dat ze niet compleet instorten als er bijvoorbeeld een orkaan of hittegolf is? Het gaat ook niet altijd om grote rampen. Eén van onze partners is bijvoorbeeld Waterschap Vechtstromen dat wil weten hoe de regio beter opgewassen kan zijn tegen periodes van grote droogte’.

Vijf jaar lang wordt Resilience één van de grootste onderzoeksthema’s binnen 4TU. Niet alleen 43 professoren buigen zich over de materie, er worden ook 16 nieuwe talenten aangetrokken en er wordt nauw samengewerkt met zo’n 100 Resilience Fellows uit het bedrijfsleven, studenten en post-docs. Het programma wordt ondersteund door de speciale gezant voor International Water Affairs Henk Ovink, belangrijke industriële partners en pioniers op het gebied van Resilience Engineering zoals ETH Zurich-Singapore.

Filatova is tevreden als de onderzoeksresultaten echt impact hebben op de maatschappij. ‘Het gaat hier niet om individuele successen, maar om een uitkomst die de wereld weerbaarder maakt tegen allerlei tegenslagen, daar zijn we allemaal van doordrongen’.

Herman van der Kooij

Robots with a soft touch

Een robot kan heel veel, maar echt zacht en soepel is ‘ie niet. En voor sommige toepassingen zou dat juist wenselijk zijn. ‘Als een robot in de zorg wordt ingezet, bijvoorbeeld bij het tillen van mensen, zou het fijn zijn als het zacht aanvoelt, meer als het menselijk lichaam. Robots with a soft touch dus.  En met zacht en soepel heb je ook minder kans op beschadigingen. Dat kan van belang zijn als je een robot inzet bij medisch onderzoek als een endoscopie, maar ook voor toepassingen in de tuinbouw met bijvoorbeeld delicaat fruit’, legt Herman van der Kooij uit. Het opsporen van de beste talenten op dit nieuwe vakgebied, soft-robotics, wordt daarom voorgedragen als 4TU-project.

Een robot is nu simpel gezegd opgebouwd als een soort Lego, met harde delen die worden aangedreven met hulp van sensoren en motoren. Soft-robotics behelst heel wat meer dan een zachte jas om al die techniek maken. ‘Als je in de natuur kijkt zijn veel organismen skeletloos. Dat maakt ze veel flexibeler, denk maar aan een regenworm. Om die flexibiliteit te combineren met kracht zou je bijna spierweefsel na willen kunnen maken. Daarvoor moet je onderzoek doen naar materialen die net als een spier van lengte of vorm kunnen veranderen, wellicht uit de 3D printer. Een robot die niet alleen geïnspireerd is door techniek dus, maar ook door de biologie, waarin alles  binnen een organisme geïntegreerd functioneert’, verklaart Van der Kooij.

Doordat de vier technische universiteiten in dit project samen willen optrekken, kunnen ze er ook gezamenlijk in investeren. En kan overlap in onderzoek worden voorkomen. Het aantrekken van aanstormend talent voor dit nieuwe vakgebied heeft als voordeel dat je met uitsluitend nieuwe mensen begint die weliswaar elk bij een andere universiteit horen maar toch vooral deel uitmaken van het grotere geheel. ‘Het wordt een heel nieuwe talentpool. We zoeken mensen met ambitie, echte hoogvliegers, maar ze moeten zeker ook goed kunnen samenwerken. Als 4TU kunnen we het bedrijfsleven ook beter samen benaderen dan elk afzonderlijk. En het werven van fondsen gaat makkelijker samen, verwachten we’.

Michel Versluis

Precision Medicine

Hij wil niet op de zaken vooruitlopen, maar hoogleraar Michel Versluis, leider van het onderzoeksprogramma Precision Medicine, heeft goede hoop dat de samenwerking tussen de 4 TU’s een grote verbetering oplevert voor de gezondheidszorg. ‘Door meer precisie in de diagnoses kunnen veel betere resultaten worden behaald’.

Om die precisie-diagnose te kunnen stellen wordt kunstmatige intelligentie (deep learning) losgelaten op resultaten van bijvoorbeeld een MRI-scan, CT-scan en biopt. ‘Onze uitdaging is om de rekenkracht van de computer te voeden met de juiste gegevens op het gebied van fysica, biologie en fysiologie. Dan kun je de resultaten van diverse onderzoeken interpreteren zoals zelfs de beste radioloog ter wereld dat niet kan’.

En dat levert behalve precisie en minder foute diagnoses ook tijdwinst op bij chirurgische ingrepen.  ‘Zo kan de computer binnenkort precies voorspellen wat de beste plek is om te snijden zodat de tumor in zijn geheel wordt weg gehaald, met schone snijranden, en dat er toch geen functionele uitval is.  Met name bij bijvoorbeeld tongkanker of hersentumoren luistert dat natuurlijk heel erg nauw. Door de computer de gegevens te laten verwerken van miljoenen eerder gemaakte plaatjes  krijg je met deep learning een veel nauwkeuriger beeld, dat in real time omgezet kan worden naar een beeld dat tijdens de operatie direct beschikbaar is voor de chirurg. Bovendien kun je resultaten van diverse onderzoeken ook koppelen: voor een behandeling is het niet alleen van belang waar de aandoening precies zit maar ook hoe de bloedvaten lopen, hoe elastisch het omliggende weefsel is etcetera.' 

De samenwerking tussen 18 onderzoekers van de vier universiteiten levert een schat aan heel diverse kennis en kunde op. Ook worden nog zeven jonge getalenteerde onderzoekers en zeven post-docs ingeschakeld. Het onderzoek gaat vijf jaar duren en er wordt samengewerkt met klinieken en fabrikanten van medische apparatuur zoals Philips. ‘Bij zo’n groot gemeenschappelijk onderzoek moet iedereen bereid zijn samen te werken. Met andere faculteiten, met andere universiteiten maar ook met de bedrijven en klinieken.'