Vorige week heb ik een opsomming gemaakt van redenen om wèl of nou juist géén wetenschapper te worden. Maar een nadenkend persoon zou dan waarschijnlijk de bal terugkaatsen: het moge duidelijk zijn dat ik een wetenschappelijke opleiding gevolgd heb, en zelfs aan een promotieonderzoek ben begonnen, maar wat zijn mijn redenen geweest om wetenschapper te proberen te worden? En wil ikzelf daar ook mee doorgaan, of stoppen?
Ik had zeker goede redenen om wetenschap te kiezen:
a) ik vond natuurwetenschappen de leukste vakken op school, vooral scheikunde
b) ik wilde graag iets nuttigs doen, de wereld verbeteren (tenminste een klein beetje, misschien door een uitvinding)
c) ik vind het ontzettend leuk nieuwe dingen te leren of te begrijpen (een van mijn favoriete bezigheden is een uur of twee uur opzij te zetten om lekker een populair-wetenschappelijk tijdschrift of boek door te nemen)
d) ik was ook goed in natuurwetenschappen, veel meer dan in (bijvoorbeeld) vergaderen of economie. Ik vermoedde dat ik veel meer succes zou hebben in een wetenschappelijke carrière dan als bijvoorbeeld manager.
Nu ben ik zestien jaar verder. Heb ik in de tussentijd nog wat geleerd?
a) natuurwetenschappen vind ik nog steeds erg leuk, maar ik heb wel geleerd dat scheikundige zijn (scheikundig onderzoek doen) iets heel anders is dan scheikunde als schoolvak.
b) Ik heb 1 patent, en ook verschillende kleine dingetjes uitgevonden, wat erg leuk is! Maar ik vind het toch vaak moeilijk te zien waarvoor een bepaald onderzoek nuttig is; zeker aan de universiteit is er het gevaar dat je zulke vergezochte zijpaden inslaat dat je na veertig jaar onderzoek doen tientallen artikelen hebt geschreven, maar dat de wereld niks merkt van al jouw werk. Er zijn nog steeds veel dingen waarvoor wetenschappelijke kennis nodig is (bijvoorbeeld milieuvriendelijkere produkten maken), maar vaak wordt het grote probleem niet zozeer veroorzaakt door wereldvreemde wetenschappers, maar door weifelende politici. We kunnen technisch het broeikaseffect oplossen met de technieken die we vandaag al hebben, maar om regeringen zover te krijgen dat ze ook geld ervoor willen betalen, dat is het echte probleem!
c) Ik vind het nog steeds leuk om nieuwe dingen te leren, al merk ik dat ik steeds meer naar de psychologie afdwaal, misschien omdat ik scheikunde relatief goed begrijp, maar mezelf niet altijd...
d) succes in een wetenschappelijke carrière heeft (helaas?) weinig te maken met succes in natuurwetenschappen op school. Dat komt ook omdat wetenschapper zijn erg verschilt van leerling zijn.
Die laatste bewering klinkt misschien raar. Ben ik aan het zeggen dat scheikundedocenten je allemaal onzin over scheikunde vertellen? Helemaal niet (wel, ze vereenvoudigen vaak wel een beetje, maar dat is om de leerlingen niet helemaal te verwarren). Wetenschapper zijn is heel anders dan leerling zijn, maar omdat ik nu te moe ben om verder te gaan (gisteravond te lang computerspelltjes gespeeld, zoals verklaard in mijn vorige post) zal ik daar pas volgende keer in detail op ingaan.
donderdag 30 april 2009
EWL Woensdag 29 april 2009 - kortetermijndoelen, langetermijndoelen
Gisteren geen blog-post gemaakt, want ik was voor het eerst sinds maanden weer computerspelletjes aan het spelen. Dat helpt natuurlijk niet erg met mijn proefschrift, maar eigenlijk helpt het proefschrift zelf ook niet echt met het proefschrift. Het vervelende van langetermijndoelen (proefschrift afschrijven, workshop maken, musical afschrijven) zijn dat ze... wel... langetermijn zijn. Vaak zonder uiteindelijke deadlines, zijn het dingen waaraan je moet werken totdat het goed is (of beter gezegd, totdat jijzelf en anderen het goed vinden). En uiteindelijk wordt je moeite beloond. Of niet. Meestal (gelukkig) wel, al is het dan na een aantal weken, een aantal maanden of een aantal jaren.
Het vervelende bij zulke langertermijndoelen is dat er weinig echte tussensuccesjes zijn, omdat ieder succes weer teruggedraaid kan worden door nieuwe ontwikkelingen. Maar heel af en toe heb ik zelf wèl stiekem behoefte aan een succesje - en dan is een computerspel ideaal. Want zelfs als je er maar een beetje tijd aan besteedt, je gaat vooruit, in level, vaardigheden, experience points en andere dingen! Wel zal ik het spelen de komende maanden weer proberen in te perken - want computerspellen geven geen successen in het echte leven. Daarvoor is hun aanpak (continue vooruitgang, constante beloningen) helaas te onrealistisch...
Het vervelende bij zulke langertermijndoelen is dat er weinig echte tussensuccesjes zijn, omdat ieder succes weer teruggedraaid kan worden door nieuwe ontwikkelingen. Maar heel af en toe heb ik zelf wèl stiekem behoefte aan een succesje - en dan is een computerspel ideaal. Want zelfs als je er maar een beetje tijd aan besteedt, je gaat vooruit, in level, vaardigheden, experience points en andere dingen! Wel zal ik het spelen de komende maanden weer proberen in te perken - want computerspellen geven geen successen in het echte leven. Daarvoor is hun aanpak (continue vooruitgang, constante beloningen) helaas te onrealistisch...
dinsdag 28 april 2009
Eindexamenstrategen
De eindexamentijd breekt weer aan, en daarmee de eindexamenstress. Honderden scholieren storten zich op eindexamencursussen, allerhande leerboekjes en vele kannen koffie. Hoe overleef je de eindexamens? Op een eindexamencursus (zoals die bijvoorbeeld in Leiden worden gehouden) hoor je dingen zoals "Lees eerst alle vragen door, als je ergens vast zit ga dan door met een volgende vraag, zorg dat je voldoende slaap krijgt", enzovoorts. Boeken geven vaak ook dergelijke adviezen. En die adviezen zijn ook waardevol (en de Leidse eindexamencursussen schijnen ook goed te zijn voor je cijfer). Maar er mist een belangrijk onderdeel.
Dat besefte ik toen ik een paar dagen geleden voor de voorbereiding van een workshop één van mijn boeken doorbladerde, "Gebruik je verstand" van Tony Buzan. Het boek opent met het verhaal van een jongen, Edward Hughes, die op zijn school nogal een middenmoter was. Maar in tegenstelling tot de meeste middenmoters had hij een brandend verlangen: hij wilde toegelaten worden tot de elite-universiteit Cambridge.
Zijn leerkrachten hadden er niet bijzonder veel vertrouwen in dat hij zijn cijferlijst zodanig zou kunnen verbeteren dat hij toegelaten zou worden. En dat was nogal zacht uitgedrukt. Maar Edward had hoop, hij had namelijk net van zijn vader een eerste druk van het boek "Gebruik je verstand" gekregen. En hij ging fanatiek aan de slag. Hij zette al zijn schoolstof van de afgelopen jaren op enorme diagram-tekeningen, zogenaamde mindmaps (een voorbeeld is hieronder), keek die elke week door (en vaker toen hij dichter bij de examens kwam) zonder zijn boeken nog in te kijken. Hij maakte uit zijn geheugen mindmaps van de vakken en vergeleek die met de originele mindmaps om te zien waar de verschillen waren. En bovendien ging hij drie keer in de week 5 km hardlopen en veel oefeningen doen zoals opdrukken, wat hem leek te helpen te concentreren.
Ikzelf ontdekte "Gebruik je verstand" pas in de laatste twee jaar van mijn studie, toen ik geen examens meer hoefde te doen. Toch heb ik mijn eigen examens ook niet slecht gedaan: ik had eerst een overzicht gemaakt van welke stof ik moest leren en wat ik wilde oefenen (bijvoorbeeld voorbeeldexamens), toen een programma van zes weken gemaakt waarin ik de leerstof verdeelde, en was elke dag van 9 tot 9 aan het leren, met systematische ochtendpauzes, middagpauzes, en een lunchpauze van 65 minuten waarin ik mijn middageten kon opeten en naar de Smurfen kon kijken. Op de dag voor een examen deed ik helemaal niets (mijn vader had me aangeraden zo'n dag helemaal vrij te nemen). Mijn resultaten? 8 (Nederlands), 9 (Engels), 9 (Duits), 9 (Latijn), 10 (Wiskunde B), 10 (Natuurkunde), 10 (Scheikunde), 10 (Biologie).
Nu kun je tegenwerpen dat ik altijd al een goede leerling was (anders had ik nooit tienen kunnen halen als eindcijfer), en dat het ook toeval had kunnen zijn als mijn eindexamencijfers hoger waren dan mijn schoolonderzoekscijfers (wat overigens ook zo was). En dat klopt. Al zou het belangrijkste verschil met Edward Hughes misschien ook zijn dat ik ver vóór mijn eindexamens al handige leertactieken toepaste. Maar toen ik terugdacht aan mijn eigen eindexamen (en aan een paar mensen die ik ken en ook examens hebben gedaan) bedacht ik dat er toch factoren waren die Edward Hughes en ik met elkaar gemeenschappelijk hadden: motivatie (je moet wel WILLEN werken), en strategie.
Het briljante van de strategie van Edward Hughes was dat hij ervoor zorgde dat hij overbodige informatie weghaalde: in een mindmap staan geen overbodige woorden (in een boek wel!) en daarmee kon hij veel sneller de leerstof repeteren. Mijn strategie was niet zo slim als die van Edward, maar was wel zo verstandig om leerwerk voor vakken uit te spreiden (een vak leren over verschillende dagen helpt), af en toe te herhalen (ook met behulp van aantekeningen en de "Samengevat" boeken) en heel veel te oefenen met proefexamens.
Vergelijk dat met de strategie van de gemiddelde leerling. De gemiddelde leerling is als een generaal die zegt: "Oh.. ik heb hier wat soldaten. Als een paar ervan nou naar voren lopen en op de vijand beginnen te schieten..." Hoeveel leerlingen bekijken hoeveel stof ze voor het examen moeten leren? Hoeveel leerlingen maken plannen om oude examens te doen als oefening? Hoeveel leerlingen lassen korte pauzes in om de hersens fris te houden bij het leren? Hoeveel leerlingen verdelen de leerstof over weken inplaats van over de uren voor de examendag? Hoeveel leerlingen vragen zich ècht af wat nodig is om te leren, en wat de slimste of meest effectieve methoden zijn om die dingen te leren?
Improvisatie is belangrijk in het leven. En als je geen hoge cijfers nodig hebt of er geen behoefte aan hebt hoef je natuurlijk ook niet zo fanatiek te leren (al zou je dan misschien toch nog steeds beter strategisch kunnen leren omdat je dan veel meer tijd overhebt voor leuke dingen). Een paar uur plannen kan vele uren zwoegen schelen, maar wordt volgens mij juist weinig gedaan omdat het 'saai' lijkt, en geen 'echt leerwerk' is. Maar... als je ècht wil triomferen in de eindexamens, luister dan naar de lessen van Edward Hughes en misschien naar die van mij: ga niet het slagveld op als een improviserende amateur-generaal, maar als een goed voorbereid strateeg, en ervaar hoe jij moeiteloos op de zoete overwinning afstreeft, minzaam glimlachend naar de concurrenten. Die intussen vooral bezig zijn op een enthousiaste manier over hun eigen schoenveters te struikelen. Maar misschien maakt dàt ze juist gelukkig...
Dat besefte ik toen ik een paar dagen geleden voor de voorbereiding van een workshop één van mijn boeken doorbladerde, "Gebruik je verstand" van Tony Buzan. Het boek opent met het verhaal van een jongen, Edward Hughes, die op zijn school nogal een middenmoter was. Maar in tegenstelling tot de meeste middenmoters had hij een brandend verlangen: hij wilde toegelaten worden tot de elite-universiteit Cambridge.
Zijn leerkrachten hadden er niet bijzonder veel vertrouwen in dat hij zijn cijferlijst zodanig zou kunnen verbeteren dat hij toegelaten zou worden. En dat was nogal zacht uitgedrukt. Maar Edward had hoop, hij had namelijk net van zijn vader een eerste druk van het boek "Gebruik je verstand" gekregen. En hij ging fanatiek aan de slag. Hij zette al zijn schoolstof van de afgelopen jaren op enorme diagram-tekeningen, zogenaamde mindmaps (een voorbeeld is hieronder), keek die elke week door (en vaker toen hij dichter bij de examens kwam) zonder zijn boeken nog in te kijken. Hij maakte uit zijn geheugen mindmaps van de vakken en vergeleek die met de originele mindmaps om te zien waar de verschillen waren. En bovendien ging hij drie keer in de week 5 km hardlopen en veel oefeningen doen zoals opdrukken, wat hem leek te helpen te concentreren.
Mindmap (voorbeeld)
Het gevolg? Hij haalde uitstekende resultaten en werd toegelaten tot Cambridge, waar hij in twee vakken met de hoogste onderscheidingen afstudeerde.Ikzelf ontdekte "Gebruik je verstand" pas in de laatste twee jaar van mijn studie, toen ik geen examens meer hoefde te doen. Toch heb ik mijn eigen examens ook niet slecht gedaan: ik had eerst een overzicht gemaakt van welke stof ik moest leren en wat ik wilde oefenen (bijvoorbeeld voorbeeldexamens), toen een programma van zes weken gemaakt waarin ik de leerstof verdeelde, en was elke dag van 9 tot 9 aan het leren, met systematische ochtendpauzes, middagpauzes, en een lunchpauze van 65 minuten waarin ik mijn middageten kon opeten en naar de Smurfen kon kijken. Op de dag voor een examen deed ik helemaal niets (mijn vader had me aangeraden zo'n dag helemaal vrij te nemen). Mijn resultaten? 8 (Nederlands), 9 (Engels), 9 (Duits), 9 (Latijn), 10 (Wiskunde B), 10 (Natuurkunde), 10 (Scheikunde), 10 (Biologie).
Nu kun je tegenwerpen dat ik altijd al een goede leerling was (anders had ik nooit tienen kunnen halen als eindcijfer), en dat het ook toeval had kunnen zijn als mijn eindexamencijfers hoger waren dan mijn schoolonderzoekscijfers (wat overigens ook zo was). En dat klopt. Al zou het belangrijkste verschil met Edward Hughes misschien ook zijn dat ik ver vóór mijn eindexamens al handige leertactieken toepaste. Maar toen ik terugdacht aan mijn eigen eindexamen (en aan een paar mensen die ik ken en ook examens hebben gedaan) bedacht ik dat er toch factoren waren die Edward Hughes en ik met elkaar gemeenschappelijk hadden: motivatie (je moet wel WILLEN werken), en strategie.
Het briljante van de strategie van Edward Hughes was dat hij ervoor zorgde dat hij overbodige informatie weghaalde: in een mindmap staan geen overbodige woorden (in een boek wel!) en daarmee kon hij veel sneller de leerstof repeteren. Mijn strategie was niet zo slim als die van Edward, maar was wel zo verstandig om leerwerk voor vakken uit te spreiden (een vak leren over verschillende dagen helpt), af en toe te herhalen (ook met behulp van aantekeningen en de "Samengevat" boeken) en heel veel te oefenen met proefexamens.
Vergelijk dat met de strategie van de gemiddelde leerling. De gemiddelde leerling is als een generaal die zegt: "Oh.. ik heb hier wat soldaten. Als een paar ervan nou naar voren lopen en op de vijand beginnen te schieten..." Hoeveel leerlingen bekijken hoeveel stof ze voor het examen moeten leren? Hoeveel leerlingen maken plannen om oude examens te doen als oefening? Hoeveel leerlingen lassen korte pauzes in om de hersens fris te houden bij het leren? Hoeveel leerlingen verdelen de leerstof over weken inplaats van over de uren voor de examendag? Hoeveel leerlingen vragen zich ècht af wat nodig is om te leren, en wat de slimste of meest effectieve methoden zijn om die dingen te leren?
Improvisatie is belangrijk in het leven. En als je geen hoge cijfers nodig hebt of er geen behoefte aan hebt hoef je natuurlijk ook niet zo fanatiek te leren (al zou je dan misschien toch nog steeds beter strategisch kunnen leren omdat je dan veel meer tijd overhebt voor leuke dingen). Een paar uur plannen kan vele uren zwoegen schelen, maar wordt volgens mij juist weinig gedaan omdat het 'saai' lijkt, en geen 'echt leerwerk' is. Maar... als je ècht wil triomferen in de eindexamens, luister dan naar de lessen van Edward Hughes en misschien naar die van mij: ga niet het slagveld op als een improviserende amateur-generaal, maar als een goed voorbereid strateeg, en ervaar hoe jij moeiteloos op de zoete overwinning afstreeft, minzaam glimlachend naar de concurrenten. Die intussen vooral bezig zijn op een enthousiaste manier over hun eigen schoenveters te struikelen. Maar misschien maakt dàt ze juist gelukkig...
maandag 27 april 2009
Wat is informatie? (slot) - hoe erg telt een fjord mee?
Vorige keer ben ik geëindigd met de vraag "Als je een nieuw woord invoert, wat het aantal mogelijkheden voor het teken '?' in een woord "f?...' met ééntje vergroot (bijvoorbeeld 'fjord' naast de Nederlandse mogelijkheden fiets, flits, falen), wat is dan de toename in informatie?"
Om die vraag te beantwoorden moeten we nog één ding weten. Hoe bereken je de informatie uit willekeurige kansen?
We weten wel dat als er twee keuzes zijn die even waarschijnlijk zijn er één bit informatie is.
Als er VIER keuzes zijn die even waarschijnlijk zijn is de informatie 2 bits
Bij acht keuzes drie bits.
Een slimme wiskundige heeft toen gezegd: laten we het als volgt doen.
We nemen voor elke mogelijkheid de kans op die mogelijkheid en vermenigvuldigen die met een speciale factor die van die kans afhangt. Het totaal tellen we op om de informatie te krijgen.
Dus: als je een munt opgooit is de informatie van de uitslag
kans(kop)*functie(kans_kop)+kans(munt)*functie(kans_munt) oftewel: 0.5*functie(0.5)+0.5*functie(0.5) = 1.0 * functie (0.5) = functie 0.5
Functie (0.5) is dus 1 (1 munt, 1 bit)
Als je TWEE munten opgooit krijg je iets dergelijks:
kans(kopkop)*functie(kans_kopkop)+ kans(kopmunt)*functie(kans_kopmunt)+ kans(muntkop)*functie(kans_muntkop)+ kans(muntmunt)*functie(kans_muntmunt) = 0,25*functie(0,25)+ 0,25*functie(0,25)+ 0,25*functie(0,25)+ 0,25*functie(0,25)+ 0,25*functie(0,25)+ 0,25*functie(0,25)+ 0,25*functie(0,25)+ 0,25*functie(0,25) = 1,00*functie(0,25).
Functie(0,25) is dus 2
We kunnen nu een tabel maken
Functie (0,5) = 1
Functie(0,25) = 2
Functie(0,125) = 3
Functie(0,0625) = 4
Functie( 0,03125) = 5
Herken je de functie al?
Het is gemakkelijker als je het in breuken opschrijft
Functie (1/2) = 1
Functie (1/4) = 2
Functie (1/8) = 3
Functie (1/16) = 4
Functie (1/32) = 5
Dat zijn allemaal machten van twee! (ook wel logisch als je het over munten hebt met halve kans op kop en munt). 2^1 = 2, 2^2 = 4, 2^3=8, 2^4=16, 2^5=32. Oftewel: functie(1/x) is de macht waartoe je 2 moet verheffen om x te krijgen, oftewel functie (x) = de macht waartoe je 1/2 moet verheffen om x te krijgen, oftewel in wiskundetermen: de functie die we zoeken is 0.5log(x) oftewel -2log(x). Op je rekenmachine kan je dat bijvoorbeeld als volgt uitrekenen. Je neemt bijvoorbeeld 1/8 (1/8=0,125), neemt daar het logaritme van (-0,9030899), deelt dat door het logaritme van 2 (0,30103) en neemt van het getal dat je dan krijgt (-3) de positieve variant (-3 -> 3). We hebben dus nu inderdaad een functie die 1/8 omzet in het getal dat we willen krijgen, 3!
Het prachtige aan deze algemene formule is dat we hem ook kunnen toepassen als kansen ongelijk zijn aan machten van een half. Bijvoorbeeld een dobbelsteen heeft zes mogelijkheden. Je zou al denken dat de informatie van een dobbelsteen die op een waarde rolt ergens tussen de 2 (4) en 3 (8 mogelijkheden) is. En inderdaad: -2log1/6 = 2,585.
Nu kan je je misschien afvragen of dat zinvol is: je moet toch een dobbelsteenuitslag in 3 bits coderen? En je kunt dus geen 0,415 bit besparen? Wel, bij één uitslag niet. Maar wat als er duizend uitslagen achter elkaar staan? Zie de volgende tabel eens voor je:
1 worp = 6 / 1 bit = 2
2 worpen = 36 / 2 bits = 4
3 worpen = 216 / 3 bits =8
4 worpen = 1296 / 4 bits = 16
(... 5 bits = 32, 6 bits = 64, 7 bits = 128, 8 bits = 256, 9 bits = 512, 10 bits = 1024)
Dat betekent dat 1 worp inderdaad 3 bits nodig heeft. En 2 worpen hebben 6 bits nodig. Maar 3 worpen hebben slechts 8 bits nodig in plaats van 9, wat betekent dat als je een code maakt waarbij 1-1-1 het getal 0 krijgt (binair 00000000), 1-1-2 het getal 1 (binair 00000001) enzovoorts totdat 6-6-6 gecodeerd wordt met 215 (binair 11010111) per worp ineens niet meer 3 bits nodig zijn, maar slechts 8/3=2,667 bits. Als je de dobbelsteenvolgordes nog langer maakt kun je steeds dichter bij het theoretisch minimum van 2,585 komen.
Het mooie is dat deze kansberekening niet alleen werkt voor gelijke kansen, zoals 1/6, maar ook voor ongelijke kansen. Bijvoorbeeld als je A, B en C wilt coderen, waarbij A in de helft van de gevallen voorkomt, en B en C elk maar een kwart, dan zou je intuitie misschien zeggen dat je meer dan 1 bit nodig hebt, maar minder dan 2. En dat klopt ook: 0,5*-2log0,5 + 0,25*-2log0,25+ 0,25*-2log0,25 = 0,5*1+0,25*2+0,25*2 = 1,5. En dat is ook wel logisch: je zou 'A' kunnen coderen met 0, B met '10' en C met '11', en de volgorde ABCA keurig kunnen omzetten in 010110 = 6 bits, voor deze vier letters is dat inderdaad anderhalve bit per letter.
Laten we nu dan eens kijken naar de fjord. Wat is de informatie van de tweede letter in 'f' woorden?
F in mijn Van Dale heeft ongeveer 23,30 pagina, met ongeveer 64 woorden op elke pagina, dat wil zeggen ongeveer 1500 woorden. Daarvan beginnen er ongeveer 213 met 'fa' 138 met 'fe' 304 met 'fi' 240 met 'fl', 272 met 'fo', 208 met 'fr' en ongeveer 100 met 'fu' en de resterende 25 met 'fy'. De entropie is dus (213/1500)*-2log(213/1500)+...+(25/1500)*-2log(25/1500) = 2,81
Dat is niet helemaal onverwacht, er zijn 8 mogelijkheden, dus er is maximaal 3 bits aan informatie. Zeker omdat alle mogelijkheden ongeveer even vaak voorkomen, komen we dicht bij het theoretische maximum van 3 (als 'fa' in 1430 gevallen voorkwam, en de rest elk maar in 10 gevallen zou er inderdaad minder informatie in zitten). Voegen we nu 1 fjord toe, dus 1 'fj'. De entropie wordt dan (213/1501)*-2log(213/1501)+...+(1/1501)*-2log(1/1501) = 2,81 (wel, eigenlijk gaat de informatie van 2,8071 naar 2,8132, neemt dus iets toe). Zoals je misschien al verwachtte: een enkel fjord zet weinig zoden aan de dijk in een zee van 'fa's en 'fi's.
Met deze theorie, die ook de informatietheorie wordt genoemd, kun je berekenen hoeveel informatie er in een tekst zit, dus ook in het woordje 'maar' (al zal ik dat als oefening overlaten aan de fanatieke lezer). En nu begrijp je ook waarom zip-programmas tekstbestanden zoveel kleiner kunnen maken - ze halen gewoon de overbodige informatie eruit. Een ideaal zip-programma zou dus de theoretische limiet kunnen halen van hoeveel informatie er echt in een stuk tekst zit. En dat is vaak 70% of meer% minder dan de schrijver erin gestopt heeft aan letters!
Informatietheorie heeft overigens nog meer toepassingen dan alleen zip-programma's, mijn collega Kai Ye heeft bijvoorbeeld informatietheorie gebruikt om een programma te bedenken dat eiwitten analyseert (zie hier). Maar voor dit blog is een blok van 4 afleveringen over informatietheorie voorlopig genoeg. Volgende keer wil ik het hebben over een ander leuk onderwerp: examens!
Om die vraag te beantwoorden moeten we nog één ding weten. Hoe bereken je de informatie uit willekeurige kansen?
We weten wel dat als er twee keuzes zijn die even waarschijnlijk zijn er één bit informatie is.
Als er VIER keuzes zijn die even waarschijnlijk zijn is de informatie 2 bits
Bij acht keuzes drie bits.
Een slimme wiskundige heeft toen gezegd: laten we het als volgt doen.
We nemen voor elke mogelijkheid de kans op die mogelijkheid en vermenigvuldigen die met een speciale factor die van die kans afhangt. Het totaal tellen we op om de informatie te krijgen.
Dus: als je een munt opgooit is de informatie van de uitslag
kans(kop)*functie(kans_kop)+kans(munt)*functie(kans_munt) oftewel: 0.5*functie(0.5)+0.5*functie(0.5) = 1.0 * functie (0.5) = functie 0.5
Functie (0.5) is dus 1 (1 munt, 1 bit)
Als je TWEE munten opgooit krijg je iets dergelijks:
kans(kopkop)*functie(kans_kopkop)+ kans(kopmunt)*functie(kans_kopmunt)+ kans(muntkop)*functie(kans_muntkop)+ kans(muntmunt)*functie(kans_muntmunt) = 0,25*functie(0,25)+ 0,25*functie(0,25)+ 0,25*functie(0,25)+ 0,25*functie(0,25)+ 0,25*functie(0,25)+ 0,25*functie(0,25)+ 0,25*functie(0,25)+ 0,25*functie(0,25) = 1,00*functie(0,25).
Functie(0,25) is dus 2
We kunnen nu een tabel maken
Functie (0,5) = 1
Functie(0,25) = 2
Functie(0,125) = 3
Functie(0,0625) = 4
Functie( 0,03125) = 5
Herken je de functie al?
Het is gemakkelijker als je het in breuken opschrijft
Functie (1/2) = 1
Functie (1/4) = 2
Functie (1/8) = 3
Functie (1/16) = 4
Functie (1/32) = 5
Dat zijn allemaal machten van twee! (ook wel logisch als je het over munten hebt met halve kans op kop en munt). 2^1 = 2, 2^2 = 4, 2^3=8, 2^4=16, 2^5=32. Oftewel: functie(1/x) is de macht waartoe je 2 moet verheffen om x te krijgen, oftewel functie (x) = de macht waartoe je 1/2 moet verheffen om x te krijgen, oftewel in wiskundetermen: de functie die we zoeken is 0.5log(x) oftewel -2log(x). Op je rekenmachine kan je dat bijvoorbeeld als volgt uitrekenen. Je neemt bijvoorbeeld 1/8 (1/8=0,125), neemt daar het logaritme van (-0,9030899), deelt dat door het logaritme van 2 (0,30103) en neemt van het getal dat je dan krijgt (-3) de positieve variant (-3 -> 3). We hebben dus nu inderdaad een functie die 1/8 omzet in het getal dat we willen krijgen, 3!
Het prachtige aan deze algemene formule is dat we hem ook kunnen toepassen als kansen ongelijk zijn aan machten van een half. Bijvoorbeeld een dobbelsteen heeft zes mogelijkheden. Je zou al denken dat de informatie van een dobbelsteen die op een waarde rolt ergens tussen de 2 (4) en 3 (8 mogelijkheden) is. En inderdaad: -2log1/6 = 2,585.
Nu kan je je misschien afvragen of dat zinvol is: je moet toch een dobbelsteenuitslag in 3 bits coderen? En je kunt dus geen 0,415 bit besparen? Wel, bij één uitslag niet. Maar wat als er duizend uitslagen achter elkaar staan? Zie de volgende tabel eens voor je:
1 worp = 6 / 1 bit = 2
2 worpen = 36 / 2 bits = 4
3 worpen = 216 / 3 bits =8
4 worpen = 1296 / 4 bits = 16
(... 5 bits = 32, 6 bits = 64, 7 bits = 128, 8 bits = 256, 9 bits = 512, 10 bits = 1024)
Dat betekent dat 1 worp inderdaad 3 bits nodig heeft. En 2 worpen hebben 6 bits nodig. Maar 3 worpen hebben slechts 8 bits nodig in plaats van 9, wat betekent dat als je een code maakt waarbij 1-1-1 het getal 0 krijgt (binair 00000000), 1-1-2 het getal 1 (binair 00000001) enzovoorts totdat 6-6-6 gecodeerd wordt met 215 (binair 11010111) per worp ineens niet meer 3 bits nodig zijn, maar slechts 8/3=2,667 bits. Als je de dobbelsteenvolgordes nog langer maakt kun je steeds dichter bij het theoretisch minimum van 2,585 komen.
Het mooie is dat deze kansberekening niet alleen werkt voor gelijke kansen, zoals 1/6, maar ook voor ongelijke kansen. Bijvoorbeeld als je A, B en C wilt coderen, waarbij A in de helft van de gevallen voorkomt, en B en C elk maar een kwart, dan zou je intuitie misschien zeggen dat je meer dan 1 bit nodig hebt, maar minder dan 2. En dat klopt ook: 0,5*-2log0,5 + 0,25*-2log0,25+ 0,25*-2log0,25 = 0,5*1+0,25*2+0,25*2 = 1,5. En dat is ook wel logisch: je zou 'A' kunnen coderen met 0, B met '10' en C met '11', en de volgorde ABCA keurig kunnen omzetten in 010110 = 6 bits, voor deze vier letters is dat inderdaad anderhalve bit per letter.
Laten we nu dan eens kijken naar de fjord. Wat is de informatie van de tweede letter in 'f' woorden?
F in mijn Van Dale heeft ongeveer 23,30 pagina, met ongeveer 64 woorden op elke pagina, dat wil zeggen ongeveer 1500 woorden. Daarvan beginnen er ongeveer 213 met 'fa' 138 met 'fe' 304 met 'fi' 240 met 'fl', 272 met 'fo', 208 met 'fr' en ongeveer 100 met 'fu' en de resterende 25 met 'fy'. De entropie is dus (213/1500)*-2log(213/1500)+...+(25/1500)*-2log(25/1500) = 2,81
Dat is niet helemaal onverwacht, er zijn 8 mogelijkheden, dus er is maximaal 3 bits aan informatie. Zeker omdat alle mogelijkheden ongeveer even vaak voorkomen, komen we dicht bij het theoretische maximum van 3 (als 'fa' in 1430 gevallen voorkwam, en de rest elk maar in 10 gevallen zou er inderdaad minder informatie in zitten). Voegen we nu 1 fjord toe, dus 1 'fj'. De entropie wordt dan (213/1501)*-2log(213/1501)+...+(1/1501)*-2log(1/1501) = 2,81 (wel, eigenlijk gaat de informatie van 2,8071 naar 2,8132, neemt dus iets toe). Zoals je misschien al verwachtte: een enkel fjord zet weinig zoden aan de dijk in een zee van 'fa's en 'fi's.
Met deze theorie, die ook de informatietheorie wordt genoemd, kun je berekenen hoeveel informatie er in een tekst zit, dus ook in het woordje 'maar' (al zal ik dat als oefening overlaten aan de fanatieke lezer). En nu begrijp je ook waarom zip-programmas tekstbestanden zoveel kleiner kunnen maken - ze halen gewoon de overbodige informatie eruit. Een ideaal zip-programma zou dus de theoretische limiet kunnen halen van hoeveel informatie er echt in een stuk tekst zit. En dat is vaak 70% of meer% minder dan de schrijver erin gestopt heeft aan letters!
Informatietheorie heeft overigens nog meer toepassingen dan alleen zip-programma's, mijn collega Kai Ye heeft bijvoorbeeld informatietheorie gebruikt om een programma te bedenken dat eiwitten analyseert (zie hier). Maar voor dit blog is een blok van 4 afleveringen over informatietheorie voorlopig genoeg. Volgende keer wil ik het hebben over een ander leuk onderwerp: examens!
zondag 26 april 2009
EWL Zondag 26 april 2009 - Onzekerheid over een bank
In deze tijden van kredietcrisis en economische terugloop is het niet verwonderlijk dat er ook onzekerheid over de toekomstperspectieven van banken bestaat. Vooral van de paarse in ons rommelhok.
Een rommelhok is van nature een handige plaats. Je kunt er de schoonmaakmiddelen in bewaren, het WC-papier, en soms ook een oude stoel of kast voordat je hem naar het grofvuil brengt. Maar daarbij moet je niet overdrijven.
Een tijd geleden was mijn bureaustoel doorgesleten, maar ik had gelukkig van mijn zus er een nieuwe gekregen die zij en haar vriend overhadden. Omdat mijn kamer niet erg groot is wilde ik de stoel tijdelijk in het rommelhok plaatsen - maar toen ik de deur opendeed, kwam ik tot de ontdekking dat er niets meer inkon, en ik ook niet meer bij de schoonmaakspullen kon komen. De hele deuropening was gevuld met de contouren van een enorme paarse bank.
Ik heb mijn oude bureaustoel dus op een onhandige positie in mijn kamer moeten laten staan, en heb het grofvuil gebeld. Of ze een bureaustoel zouden kunnen ophalen. En een bank. Vannacht heb ik dus eerst de bureaustoel buiten gezet, en toen bij verschillende deuren aangeklopt om hulp te krijgen bij het versjouwen van het onding.
Nu waren er niet veel mensen thuis, maar de mensen die thuis waren wisten van wie die bank was en zeiden dat ze niet zeker wisten of het wel de bedoeling was dat de bank weg zou gaan. Kortom, een situatie van onzekerheid.
Ik heb die onzekerheid toen afgewogen tegen de zekerheid dat als ik niets zou doen dat ding ons nog een maand de toegang tot de schoonmaakspullen zou ontzeggen (je kan niet zo vaak afspraken maken met het grofvuil), dat ik niet weer gezeur met onze klusjesman wilde die het hok leeg wil hebben voor gebruik voor gereedschappen en verbouwspullen, en dat ik überhaupt weinig medelijden heb met mensen die anderen met hun afval willen opzadelen (zonder daar een schappelijke vergoeding tegenover te stellen). De bank is dus onder mijn verantwoordelijkheid en leiderschap op straat gezet. En het spreekwoord klopt: opgeruimd staat netjes!
Betekent dat dat ik helemaal er zeker van ben dat de bank weg mocht? Nee, natuurlijk niet. Ik heb een keurig briefje opgehangen op de deur van de "donor", waarop ik de stand van zaken heb aangegeven en heb aangeboden dat als dit allemaal een jammerlijk misverstand is ik bereid ben zijn zitgerei eigenhandig weer mee naar boven zal helpen slepen. Mocht hij toevallig een paar dagen weg zijn, dan zal ik de brief weer verwijderen. Zelfs als hij aan zijn meubilair 'gehecht' is zal het waarschijnlijk maanden duren (of tot zijn verhuizing) tot hij weer in de rommelkast kijkt. Misschien dat hij er tegen die tijd achter is gekomen dat hij de hele tijd kon overleven met minder bezit dan hij dacht nodig te hebben...
Een rommelhok is van nature een handige plaats. Je kunt er de schoonmaakmiddelen in bewaren, het WC-papier, en soms ook een oude stoel of kast voordat je hem naar het grofvuil brengt. Maar daarbij moet je niet overdrijven.
Een tijd geleden was mijn bureaustoel doorgesleten, maar ik had gelukkig van mijn zus er een nieuwe gekregen die zij en haar vriend overhadden. Omdat mijn kamer niet erg groot is wilde ik de stoel tijdelijk in het rommelhok plaatsen - maar toen ik de deur opendeed, kwam ik tot de ontdekking dat er niets meer inkon, en ik ook niet meer bij de schoonmaakspullen kon komen. De hele deuropening was gevuld met de contouren van een enorme paarse bank.
Ik heb mijn oude bureaustoel dus op een onhandige positie in mijn kamer moeten laten staan, en heb het grofvuil gebeld. Of ze een bureaustoel zouden kunnen ophalen. En een bank. Vannacht heb ik dus eerst de bureaustoel buiten gezet, en toen bij verschillende deuren aangeklopt om hulp te krijgen bij het versjouwen van het onding.
Nu waren er niet veel mensen thuis, maar de mensen die thuis waren wisten van wie die bank was en zeiden dat ze niet zeker wisten of het wel de bedoeling was dat de bank weg zou gaan. Kortom, een situatie van onzekerheid.
Ik heb die onzekerheid toen afgewogen tegen de zekerheid dat als ik niets zou doen dat ding ons nog een maand de toegang tot de schoonmaakspullen zou ontzeggen (je kan niet zo vaak afspraken maken met het grofvuil), dat ik niet weer gezeur met onze klusjesman wilde die het hok leeg wil hebben voor gebruik voor gereedschappen en verbouwspullen, en dat ik überhaupt weinig medelijden heb met mensen die anderen met hun afval willen opzadelen (zonder daar een schappelijke vergoeding tegenover te stellen). De bank is dus onder mijn verantwoordelijkheid en leiderschap op straat gezet. En het spreekwoord klopt: opgeruimd staat netjes!
Betekent dat dat ik helemaal er zeker van ben dat de bank weg mocht? Nee, natuurlijk niet. Ik heb een keurig briefje opgehangen op de deur van de "donor", waarop ik de stand van zaken heb aangegeven en heb aangeboden dat als dit allemaal een jammerlijk misverstand is ik bereid ben zijn zitgerei eigenhandig weer mee naar boven zal helpen slepen. Mocht hij toevallig een paar dagen weg zijn, dan zal ik de brief weer verwijderen. Zelfs als hij aan zijn meubilair 'gehecht' is zal het waarschijnlijk maanden duren (of tot zijn verhuizing) tot hij weer in de rommelkast kijkt. Misschien dat hij er tegen die tijd achter is gekomen dat hij de hele tijd kon overleven met minder bezit dan hij dacht nodig te hebben...
vrijdag 24 april 2009
Wat is informatie? (3) - waarom woorden lang zijn
Zoals we de vorige keer besproken hebben, zou je met 4 letters meer dan genoeg woorden kunnen maken voor de meeste toepassingen van Nederlands schrijven, namelijk 26x26x26x26 = 456,976 woorden (een normale taal zoals Nederlands heeft er hoogstens een paar duizend actieve, hoewel taalkundig gezien volgens Wikipedia we meer dan 250,000 verschillende woorden hebben, maar zelfs dat past binnen die vier letters!)
Het voornaamste probleem met een vier-lettertaal is dat een heleboel woorden eruit zouden zien als "nhyt" of "alsh" of "ssbm". En hoewel dat misschien wel genoeg informatie zou geven voor een geheime code, zijn die vier-letterwoorden in de praktijk niet goed uit te spreken. Die maximale capaciteit van 456,976 woorden wordt alleen bereikt als die vier letters ook onafhankelijk van elkaar kunnen zijn. Maar dat kunnen ze dus niet zijn, omdat elke letter ervoor zorgt dat er beperking is in de keuze van vervolgletter.
Bijvoorbeeld: als een woord begint met een q, wat is dan de eerstvolgende letter? Een 'u' (tenzij je het woord 'qwerty-klavier' meetelt, maar wie gebruikt dat nou? Hoewel er dus in theorie 26x26x26 woorden (=17,576) woorden met een q zouden kunnen beginnen, kunnen het er omdat de tweede letter een 'u' moet zijn maar 26x26=676 zijn. Door de q-u-regel zijn er meteen al 16,900 mogelijke woorden uit het Nederlands verdwenen! Omdat de letter na de q en u alleen a, e, i of o kan zijn, blijven er nog maar 4x26=104 mogelijke met q-beginnende vierletterwoorden over.
Als je dus dacht dat Nederlands alleen maar regels had voor woordvolgorde en het verbuigen van werkwoordstijden, dan heb je het theoretisch gezien mis: Nederlands heeft ook een boel 'verborgen' regels voor welke letters na welke andere letters kunnen komen. Een woord dat met een 'f' begint vervolgt altijd met een 'a' (fazant), 'e' (feest), 'i' (fiets), 'l' (flits), 'o' (foto), 'r' (fris) en 'u' (funest). De enige uitzonderingen zijn de latijnse woorden (fysiek), het woord 'fnuikend' (waarvan ik niet weet waar het vandaan komt) en het Scandinavische 'fjord'. Maar woorden die beginnen met 'fb' of 'fg' kun je vergeten.
Door dergelijke 'verboden' en ontmoedigingen bestaan er geen 600,000 Nederlandse 4-letterwoorden. Volgens de informatietheorie komt dat omdat de verschillende frequentieregels ervoor zorgen dat de informatie van individuele letters vermindert als ze een andere letter opvolgen. De 'u' na de 'q' komt er altijd, en geeft dus helemaal geen informatie. In plaats van de informatieinhoud van 4 letters (26^4, wat gelijk is aan 2^18.8 oftewel 19 bits) heeft de 'u' geen informatie en heeft het woord ineens maar een waarde van 3 letters ofwel 26^3 = 2^14.1 = 14.1 bits (hoe kom ik aan die 14.1? Door te rekenen: 26^3 = 17576. 2 tot welke macht is 17576? De truc met je rekenmachine daarvoor is het logaritme van 17576 te nemen en dat te delen door het logaritme van 2. Is leuk om een andere keer in detail te bespreken, maar geloof me dat het zo werkt. Bovendien klopt het met de intuitie: 17576 is iets groter dan 16,000 is ongeveer 16x1024= 2^4*2^10=2^14, dus met hoofdrekenen kom je op iets meer dan 14 bits uit). Een woord als 'quiz' heeft dus maar 14 bits aan informatie. Erger nog: omdat na de 'u' maar 4 mogelijkheden kunnen komen, is de informatie verder verminderd tot 26*1*4*26 = 2704 woorden = 11.4 bits. Kort gezegd: doordat het volgen op een bepaalde letter de kans vergroot dat een letter een bepaald type heeft en de kans elimineert dat de letter een ander type heeft, zorgen de regels van de Nederlandse taal voor 'informatiereductie'. En daarom kun je niet alle woorden van onze taal met woorden van vier letters spellen.
Het leuke is wel dat je door tabellen te maken van zowel de 'normale' frequentie van letters (bijvoorbeeld, 'e' vormt ongeveer 20% van alle letters in het Nederlands, 'f' 0.5%, zie ook hier) als de frequenties van de tweeletterstukken (zoals 'qu' 'fl' 'en') je kunt ontdekken welke taal je aan het lezen bent, iedere taal heeft zijn eigen specifieke letter- en letterpaarfrequenties. En dat geldt natuurlijk ook voor de 3-letterstukken en 4-letterstukken, hoewel daar zoveel van zijn dat de tabellen dan veel te lang worden.
Onthoud in elk geval van dit stuk dat niet alle lettercombinaties zijn toegestaan in woorden, en daarom zijn onze woorden meestal méér dan vier letters lang. De meeste woorden hebben door de verboden lettercombinaties minder informatie dan de theoretische 19 bits, stel dat ze gemiddeld zo beperkt zijn al 'qu??' - dan heb je maar 11 bits per woord, en kun je maximaal 2000 woorden maken. En waarschijnlijk nog minder.
Nu vraag je je misschien af: moet je de 'fj' van 'fjord' meetellen als een mogelijkheid na de 'f'? Of helemaal niet? Of half? Hoeveel informatie heeft de letter na de 'f' nou echt? Tel je zes letters? Of zeven letters (met 'fy'-woorden) of 8 letters? En wat doe je als iemand een nieuw woord uitvindt, zoals 'fmak'. Moet je dan 10 tellen, zelfs al is het maar één woord op de honderden? Het antwoord daarop is bijzonder boeiend. Maar laten we dat voor morgen bewaren, als afsluiting van deze informatie-marathon.
Het voornaamste probleem met een vier-lettertaal is dat een heleboel woorden eruit zouden zien als "nhyt" of "alsh" of "ssbm". En hoewel dat misschien wel genoeg informatie zou geven voor een geheime code, zijn die vier-letterwoorden in de praktijk niet goed uit te spreken. Die maximale capaciteit van 456,976 woorden wordt alleen bereikt als die vier letters ook onafhankelijk van elkaar kunnen zijn. Maar dat kunnen ze dus niet zijn, omdat elke letter ervoor zorgt dat er beperking is in de keuze van vervolgletter.
Bijvoorbeeld: als een woord begint met een q, wat is dan de eerstvolgende letter? Een 'u' (tenzij je het woord 'qwerty-klavier' meetelt, maar wie gebruikt dat nou? Hoewel er dus in theorie 26x26x26 woorden (=17,576) woorden met een q zouden kunnen beginnen, kunnen het er omdat de tweede letter een 'u' moet zijn maar 26x26=676 zijn. Door de q-u-regel zijn er meteen al 16,900 mogelijke woorden uit het Nederlands verdwenen! Omdat de letter na de q en u alleen a, e, i of o kan zijn, blijven er nog maar 4x26=104 mogelijke met q-beginnende vierletterwoorden over.
Als je dus dacht dat Nederlands alleen maar regels had voor woordvolgorde en het verbuigen van werkwoordstijden, dan heb je het theoretisch gezien mis: Nederlands heeft ook een boel 'verborgen' regels voor welke letters na welke andere letters kunnen komen. Een woord dat met een 'f' begint vervolgt altijd met een 'a' (fazant), 'e' (feest), 'i' (fiets), 'l' (flits), 'o' (foto), 'r' (fris) en 'u' (funest). De enige uitzonderingen zijn de latijnse woorden (fysiek), het woord 'fnuikend' (waarvan ik niet weet waar het vandaan komt) en het Scandinavische 'fjord'. Maar woorden die beginnen met 'fb' of 'fg' kun je vergeten.
Door dergelijke 'verboden' en ontmoedigingen bestaan er geen 600,000 Nederlandse 4-letterwoorden. Volgens de informatietheorie komt dat omdat de verschillende frequentieregels ervoor zorgen dat de informatie van individuele letters vermindert als ze een andere letter opvolgen. De 'u' na de 'q' komt er altijd, en geeft dus helemaal geen informatie. In plaats van de informatieinhoud van 4 letters (26^4, wat gelijk is aan 2^18.8 oftewel 19 bits) heeft de 'u' geen informatie en heeft het woord ineens maar een waarde van 3 letters ofwel 26^3 = 2^14.1 = 14.1 bits (hoe kom ik aan die 14.1? Door te rekenen: 26^3 = 17576. 2 tot welke macht is 17576? De truc met je rekenmachine daarvoor is het logaritme van 17576 te nemen en dat te delen door het logaritme van 2. Is leuk om een andere keer in detail te bespreken, maar geloof me dat het zo werkt. Bovendien klopt het met de intuitie: 17576 is iets groter dan 16,000 is ongeveer 16x1024= 2^4*2^10=2^14, dus met hoofdrekenen kom je op iets meer dan 14 bits uit). Een woord als 'quiz' heeft dus maar 14 bits aan informatie. Erger nog: omdat na de 'u' maar 4 mogelijkheden kunnen komen, is de informatie verder verminderd tot 26*1*4*26 = 2704 woorden = 11.4 bits. Kort gezegd: doordat het volgen op een bepaalde letter de kans vergroot dat een letter een bepaald type heeft en de kans elimineert dat de letter een ander type heeft, zorgen de regels van de Nederlandse taal voor 'informatiereductie'. En daarom kun je niet alle woorden van onze taal met woorden van vier letters spellen.
Het leuke is wel dat je door tabellen te maken van zowel de 'normale' frequentie van letters (bijvoorbeeld, 'e' vormt ongeveer 20% van alle letters in het Nederlands, 'f' 0.5%, zie ook hier) als de frequenties van de tweeletterstukken (zoals 'qu' 'fl' 'en') je kunt ontdekken welke taal je aan het lezen bent, iedere taal heeft zijn eigen specifieke letter- en letterpaarfrequenties. En dat geldt natuurlijk ook voor de 3-letterstukken en 4-letterstukken, hoewel daar zoveel van zijn dat de tabellen dan veel te lang worden.
Onthoud in elk geval van dit stuk dat niet alle lettercombinaties zijn toegestaan in woorden, en daarom zijn onze woorden meestal méér dan vier letters lang. De meeste woorden hebben door de verboden lettercombinaties minder informatie dan de theoretische 19 bits, stel dat ze gemiddeld zo beperkt zijn al 'qu??' - dan heb je maar 11 bits per woord, en kun je maximaal 2000 woorden maken. En waarschijnlijk nog minder.
Nu vraag je je misschien af: moet je de 'fj' van 'fjord' meetellen als een mogelijkheid na de 'f'? Of helemaal niet? Of half? Hoeveel informatie heeft de letter na de 'f' nou echt? Tel je zes letters? Of zeven letters (met 'fy'-woorden) of 8 letters? En wat doe je als iemand een nieuw woord uitvindt, zoals 'fmak'. Moet je dan 10 tellen, zelfs al is het maar één woord op de honderden? Het antwoord daarop is bijzonder boeiend. Maar laten we dat voor morgen bewaren, als afsluiting van deze informatie-marathon.
EWL Donderdagavond 23 april 2009 - intermezzo
Gisteravond (donderdagavond) was ik op bezoek bij mijn vroegere buurjongen en zijn gezin. Hij is informaticus, en zou mijn stuk over informatie dus waarschijnlijk wel leuk vinden. Afijn, vandaag weer verder met het schrijven!
woensdag 22 april 2009
Wat is informatie? (2) - we gaan binair
Vorige keer heb ik het erover gehad dat we "maar" misschien als "mar" en soms zelfs als "mr" kunnen spellen, en dan kan je de tekst nog steeds begrijpen. Hoeveel letters aan informatie zit er dan in "Maar"? Vier letters? Drie letters? Twee letters?
De Chinezen hebben het eenvoudiger. Die hebben karakters, die elk één woord voorstellen. Dus in het Chinees heeft "maar" slechts 1 letter! Dus hoeveel informatie "maar" heeft is in elke taal verschillend... of zo lijkt het! Aan het eind van dit verhaal zul je zien dat dat helemaal niet klopt...
Het probleem bij Chinees is namelijk dat Chinees geen 26 letters heeft zoals ons alfabet, maar 40,000 karakters/letters, waarvan een fatsoenlijk opgeleide Chinees er ongeveer 6000 kent (http://en.wikipedia.org/wiki/Chinese_language#Chinese_characters). Dus eigenlijk heb je 6000 letters, en iedere letter (elk karakter) ziet er ook veel ingewikkelder uit dan een letter van ons. Maar hoe kun je die informatie-inhoud van zo'n karakter (of van één van onze letters) nou berekenen?
Slimme wiskundigen hebben dat probleem vereenvoudigd. Moet een taal wel 6000 letters hebben? Of zelfs 26 letters? Of 10 letters? Wat is het minimum aantal letters voor een taal?
Het antwoord is "2"
Nu zou je misschien "1" zeggen want je zou kunnen zeggen "hoe gaat het" met "a aa aaa" als je ergens een woordenboek Nederlands-Aas hebt dat "hoe" vertaalt met "a", gaat met "aa" en het met "aaa". Maar bedenk dan... een spatie is OOK een letter. Dus het minimale aantal letters in een taal is 2.
Als alle woorden in een taal even lang zouden zijn, hoeveel letters zouden ze dan moeten hebben?
Wel, in China hoeven ze dus maar 1 letter te hebben. Maar laten we dat omzetten naar een twee-lettersysteem (ik gebruik nu even "a" en "b" in plaats van "a" en spatie). Wiskundigen noemen zo'n systeem "binair" (bi-nair, bi=twee).
Met een lengte van 1 letter kun je 2 woorden coderen, "a" en "b". Met een lengte van 2 letters kun je vier woorden coderen: "aa", "ab" "ba" en "bb". (geen 6 woorden samen met 'a' en 'b', we hebben immers geen spatie, een tekst kan er alleen uitzien als iets van aababbbabbabababba, en dan moeten we natuurlijk weten hoe lang de woorden zijn, zodat we het kunnen lezen als "a"- "a" - "b" of "aa" -'ba"-"bb" of "aab"-"abb"-"bab". Als we verschillende woordlengtes zouden hebben is het moeilijk te weten waar het ene woord ophoudt en het volgende begint!). Kortom, met een woordlengte van n letters kan je 2^n woorden weergeven. Met een woordlengte van 1 letter dus 2^1=2, bij 2: 2^2=4, bij 3 2^3=8. Voor 6000 verschillende begrippen heb je woorden met een lengte van 13 "binaire" letters, 2^13 nodig, waarmee je 8192 woorden kunt coderen. 2^12= 4096 is te weinig voor 6000 woorden.
De woordlengte van een woord zou dus precies 13 binaire letters zijn (wiskundigen houden meer van getallen, en noemen dat "binaire cijfers -> 'binary digits-> 'bits'. Eén 'byte' is overigens 8 bits). Een Chinees karakter heeft dus 13 bits aan informatie.
Nou zul je zeggen: waarom zijn in het Nederlands de woorden dan meestal veel korter dan 13 letters? Wel, dat komt omdat een alfabet-letter meer informatie heeft dan een binaire letter. Je kunt de binaire code namelijk "verdubbelen" Let op!
abaabbbaabaa.
Stel dat je "aa" "A" noemt, "ab" B, "ba" C en "bb" D, dan wordt dat
BADCBA. In plaats van een stuk van 12 letters van een 2-lettersysteem heb ik nog maar 6 letters van een 4-lettersysteem nodig. Maar het kan nog beter!
Stel dat je "aaa" "A" noemt, "aab" B, "aba" C en "abb" D, "baa" E, "bab" F "bba" G en "bbb" H. Dan krijg je
CDEE
En je hebt er nog maar 4 over!
In ons systeem van 26 letters (en een paar leestekens) kan je met elke letter zo'n 5 bits weergeven. Zeg 4 (dan kun je gelijk je 10 minst favoriete letters schrappen). Om 13 binaire letters in onze letters weer te geven heb je dan woorden nodig van 3 tot 4 letters. Dus je ziet dat als je werkt vanuit de "binaire" theorie, het Nederlandse gemiddelde woord inderdaad langer is dan het gemiddelde Chinese woord; en dat komt omdat we minder soorten letters hebben, dus moeten we meer letters gebruiken om dezelfde informatie weer te geven. Het is als iemand die een grote taart eet tegenover iemand die alleen gebakjes eet: om dezelfde hoeveelheid honger te stillen moet je òf één enorme taart eten of een aantal gebakjes. Hoe kleiner de gebakjes, des te meer je moet eten. Net als met gebakjes geldt dat hoe minder verschillende letters je hebt, des te minder informatie er in een letter kan zitten, en des te meer letters je nodig hebt voor dezelfde hoeveelheid informatie.
Als je een tekst dus omzet in binaire letters zul je zien dat een Chinese tekst inplaats van veel korter ineens even lang is als de Nederlandse vertaling ervan. Hé! Het lijkt dus alsof we een objectieve, universele maat voor informatie hebben! Is dat niet fantastisch?
Het enige probleem is dat de meeste Nederlandse woorden méér dan 4 letters hebben. Als we maar 4 letters nodig hebben, hoe komt dat dan?
Misschien vind je het leuk daar zelf een antwoord op te verzinnen. En anders zal ik dat de volgende keer proberen.
De Chinezen hebben het eenvoudiger. Die hebben karakters, die elk één woord voorstellen. Dus in het Chinees heeft "maar" slechts 1 letter! Dus hoeveel informatie "maar" heeft is in elke taal verschillend... of zo lijkt het! Aan het eind van dit verhaal zul je zien dat dat helemaal niet klopt...
Het probleem bij Chinees is namelijk dat Chinees geen 26 letters heeft zoals ons alfabet, maar 40,000 karakters/letters, waarvan een fatsoenlijk opgeleide Chinees er ongeveer 6000 kent (http://en.wikipedia.org/wiki/Chinese_language#Chinese_characters). Dus eigenlijk heb je 6000 letters, en iedere letter (elk karakter) ziet er ook veel ingewikkelder uit dan een letter van ons. Maar hoe kun je die informatie-inhoud van zo'n karakter (of van één van onze letters) nou berekenen?
Slimme wiskundigen hebben dat probleem vereenvoudigd. Moet een taal wel 6000 letters hebben? Of zelfs 26 letters? Of 10 letters? Wat is het minimum aantal letters voor een taal?
Het antwoord is "2"
Nu zou je misschien "1" zeggen want je zou kunnen zeggen "hoe gaat het" met "a aa aaa" als je ergens een woordenboek Nederlands-Aas hebt dat "hoe" vertaalt met "a", gaat met "aa" en het met "aaa". Maar bedenk dan... een spatie is OOK een letter. Dus het minimale aantal letters in een taal is 2.
Als alle woorden in een taal even lang zouden zijn, hoeveel letters zouden ze dan moeten hebben?
Wel, in China hoeven ze dus maar 1 letter te hebben. Maar laten we dat omzetten naar een twee-lettersysteem (ik gebruik nu even "a" en "b" in plaats van "a" en spatie). Wiskundigen noemen zo'n systeem "binair" (bi-nair, bi=twee).
Met een lengte van 1 letter kun je 2 woorden coderen, "a" en "b". Met een lengte van 2 letters kun je vier woorden coderen: "aa", "ab" "ba" en "bb". (geen 6 woorden samen met 'a' en 'b', we hebben immers geen spatie, een tekst kan er alleen uitzien als iets van aababbbabbabababba, en dan moeten we natuurlijk weten hoe lang de woorden zijn, zodat we het kunnen lezen als "a"- "a" - "b" of "aa" -'ba"-"bb" of "aab"-"abb"-"bab". Als we verschillende woordlengtes zouden hebben is het moeilijk te weten waar het ene woord ophoudt en het volgende begint!). Kortom, met een woordlengte van n letters kan je 2^n woorden weergeven. Met een woordlengte van 1 letter dus 2^1=2, bij 2: 2^2=4, bij 3 2^3=8. Voor 6000 verschillende begrippen heb je woorden met een lengte van 13 "binaire" letters, 2^13 nodig, waarmee je 8192 woorden kunt coderen. 2^12= 4096 is te weinig voor 6000 woorden.
De woordlengte van een woord zou dus precies 13 binaire letters zijn (wiskundigen houden meer van getallen, en noemen dat "binaire cijfers -> 'binary digits-> 'bits'. Eén 'byte' is overigens 8 bits). Een Chinees karakter heeft dus 13 bits aan informatie.
Nou zul je zeggen: waarom zijn in het Nederlands de woorden dan meestal veel korter dan 13 letters? Wel, dat komt omdat een alfabet-letter meer informatie heeft dan een binaire letter. Je kunt de binaire code namelijk "verdubbelen" Let op!
abaabbbaabaa.
Stel dat je "aa" "A" noemt, "ab" B, "ba" C en "bb" D, dan wordt dat
BADCBA. In plaats van een stuk van 12 letters van een 2-lettersysteem heb ik nog maar 6 letters van een 4-lettersysteem nodig. Maar het kan nog beter!
Stel dat je "aaa" "A" noemt, "aab" B, "aba" C en "abb" D, "baa" E, "bab" F "bba" G en "bbb" H. Dan krijg je
CDEE
En je hebt er nog maar 4 over!
In ons systeem van 26 letters (en een paar leestekens) kan je met elke letter zo'n 5 bits weergeven. Zeg 4 (dan kun je gelijk je 10 minst favoriete letters schrappen). Om 13 binaire letters in onze letters weer te geven heb je dan woorden nodig van 3 tot 4 letters. Dus je ziet dat als je werkt vanuit de "binaire" theorie, het Nederlandse gemiddelde woord inderdaad langer is dan het gemiddelde Chinese woord; en dat komt omdat we minder soorten letters hebben, dus moeten we meer letters gebruiken om dezelfde informatie weer te geven. Het is als iemand die een grote taart eet tegenover iemand die alleen gebakjes eet: om dezelfde hoeveelheid honger te stillen moet je òf één enorme taart eten of een aantal gebakjes. Hoe kleiner de gebakjes, des te meer je moet eten. Net als met gebakjes geldt dat hoe minder verschillende letters je hebt, des te minder informatie er in een letter kan zitten, en des te meer letters je nodig hebt voor dezelfde hoeveelheid informatie.
Als je een tekst dus omzet in binaire letters zul je zien dat een Chinese tekst inplaats van veel korter ineens even lang is als de Nederlandse vertaling ervan. Hé! Het lijkt dus alsof we een objectieve, universele maat voor informatie hebben! Is dat niet fantastisch?
Het enige probleem is dat de meeste Nederlandse woorden méér dan 4 letters hebben. Als we maar 4 letters nodig hebben, hoe komt dat dan?
Misschien vind je het leuk daar zelf een antwoord op te verzinnen. En anders zal ik dat de volgende keer proberen.
dinsdag 21 april 2009
Wat is informatie? (1)
De meeste mensen weten wel wat een hond of een kat is of een deur. Het wordt al moeilijker als je moet beschrijven wat een ministerie is of een geloofsgemeenschap, maar één begrip is waarschijnlijk het moeilijkst van allemaal te begrijpen: en dat is "informatie".
Natuurlijk hebben de meeste stations en banken wel een "informatiebalie", maar als je aan de dames of heren dáár vraagt wat informatie nou eigenlijk is zullen ze je glazig aankijken, en zeggen dat ze alleen informatie kunnen geven over treintijden of banktarieven. Maar wat informatie zèlf is... Bestaat rauwe informatie eigenlijk wel?
Boeken, films, CD's, tijdschriften zijn geen voorbeelden van informatie, maar van informatiedragers. Het DNA in je cellen is ook een informatiedrager. Maar wat is dan die ongrijpbare informatie die ze dragen?
Als je erover nadenkt, is informatie eigenlijk een 'representatie' van iets anders in de wereld. Die informatie kan symbolisch zijn (zoals in woorden "Jos ligt in het ziekenhuis"), een niet-woordelijke representatie (een foto van Jos in het ziekenhuis) of een indirect effect waaruit je kunt concluderen wat er met Jos gebeurd is zonder hemzelf te zien (zijn buurvrouw geeft zijn kat eten, en al zijn pyama's zijn uit zijn kast). Dat laatste type indirecte informatie is overigens wat er zo leuk is aan detective-verhalen, waarin de detective erachter komt wie de moordenaar is zonder dat de moordenaar expliciet hoeft te zeggen "ik, Mr Black, heb kolonel Green vermoord om zondagavond 10 uur met een poker".
Informatie definiëren als een representatie van iets anders op de wereld is een nuttige, praktische definitie. Dan merk je dat als je het hebt over een informatief programma dat er veel informatie in zat die je nog niet kende, en het over een oninformatief programma hebt bij een programma waar juist weinig of géén onbekende informatie in zat. Maar dat is alleen jouw waarneming. Want een programma kan voor jou erg informatief zijn, maar voor een expert op dat gebied niet. Informatie lijkt dus relatief. En tòch blijft het hetzelfde programma, dus iemand die niets weet zou er ontzettend veel informatie uit kunnen halen. Maar wat is de limiet daarvan? Hoeveel informatie zit er in iets bepaalds?
Het blijkt dat je informatie objectief kan meten, al gaat dat het gemakkelijkste voor tekst. De eerste keus is dan natuurlijk letters en leestekens tellen, en dat is een goede eerste vuistregel voor informatie. Het woord "eend" bevat dan 4 informatie-eenheden.
Mr dt s nt ht hl vrhl. D mste mnsn knnn k ingkrte wrdn lzn. Neem bijvoorbeeld het van klinkers ontdane woord "Mr". In het Nederlands kan Mr staan voor "Maar", "Meer", "Mier", "Moor", "Muur" en "Moer" (aannemend dat de eerste letter geen klinker is, dan zou Amor etc. ook kunnen). Dan zie je allereerst dat het hebben van een dubbele letter een verspilling is, je zou het ook kunnen schrijven als "Mar" voor "Maar", "Mer" voor "Meer", "Mir" voor mier, "mor" voor "Moor" etc. (en "Myr" voor "Moer") Dezelfde informatie, maar dan met één letter minder. Bevat "Maar" in werkelijkheid dan drie of vier letters informatie? Of slechts twee, want hier zie je dat "Maar" het enige woord is dat kan worden ingevuld voor "Mr", maar dat ligt aan de andere woorden, als die weg zouden zijn zou "maar" dus drie letters kosten. Dus hoeveel lettertekens zijn écht nodig om de boodschap over te brengen?
Weet jij het antwoord?
Wordt vervolgd...
Natuurlijk hebben de meeste stations en banken wel een "informatiebalie", maar als je aan de dames of heren dáár vraagt wat informatie nou eigenlijk is zullen ze je glazig aankijken, en zeggen dat ze alleen informatie kunnen geven over treintijden of banktarieven. Maar wat informatie zèlf is... Bestaat rauwe informatie eigenlijk wel?
Boeken, films, CD's, tijdschriften zijn geen voorbeelden van informatie, maar van informatiedragers. Het DNA in je cellen is ook een informatiedrager. Maar wat is dan die ongrijpbare informatie die ze dragen?
Als je erover nadenkt, is informatie eigenlijk een 'representatie' van iets anders in de wereld. Die informatie kan symbolisch zijn (zoals in woorden "Jos ligt in het ziekenhuis"), een niet-woordelijke representatie (een foto van Jos in het ziekenhuis) of een indirect effect waaruit je kunt concluderen wat er met Jos gebeurd is zonder hemzelf te zien (zijn buurvrouw geeft zijn kat eten, en al zijn pyama's zijn uit zijn kast). Dat laatste type indirecte informatie is overigens wat er zo leuk is aan detective-verhalen, waarin de detective erachter komt wie de moordenaar is zonder dat de moordenaar expliciet hoeft te zeggen "ik, Mr Black, heb kolonel Green vermoord om zondagavond 10 uur met een poker".
Informatie definiëren als een representatie van iets anders op de wereld is een nuttige, praktische definitie. Dan merk je dat als je het hebt over een informatief programma dat er veel informatie in zat die je nog niet kende, en het over een oninformatief programma hebt bij een programma waar juist weinig of géén onbekende informatie in zat. Maar dat is alleen jouw waarneming. Want een programma kan voor jou erg informatief zijn, maar voor een expert op dat gebied niet. Informatie lijkt dus relatief. En tòch blijft het hetzelfde programma, dus iemand die niets weet zou er ontzettend veel informatie uit kunnen halen. Maar wat is de limiet daarvan? Hoeveel informatie zit er in iets bepaalds?
Het blijkt dat je informatie objectief kan meten, al gaat dat het gemakkelijkste voor tekst. De eerste keus is dan natuurlijk letters en leestekens tellen, en dat is een goede eerste vuistregel voor informatie. Het woord "eend" bevat dan 4 informatie-eenheden.
Mr dt s nt ht hl vrhl. D mste mnsn knnn k ingkrte wrdn lzn. Neem bijvoorbeeld het van klinkers ontdane woord "Mr". In het Nederlands kan Mr staan voor "Maar", "Meer", "Mier", "Moor", "Muur" en "Moer" (aannemend dat de eerste letter geen klinker is, dan zou Amor etc. ook kunnen). Dan zie je allereerst dat het hebben van een dubbele letter een verspilling is, je zou het ook kunnen schrijven als "Mar" voor "Maar", "Mer" voor "Meer", "Mir" voor mier, "mor" voor "Moor" etc. (en "Myr" voor "Moer") Dezelfde informatie, maar dan met één letter minder. Bevat "Maar" in werkelijkheid dan drie of vier letters informatie? Of slechts twee, want hier zie je dat "Maar" het enige woord is dat kan worden ingevuld voor "Mr", maar dat ligt aan de andere woorden, als die weg zouden zijn zou "maar" dus drie letters kosten. Dus hoeveel lettertekens zijn écht nodig om de boodschap over te brengen?
Weet jij het antwoord?
Wordt vervolgd...
maandag 20 april 2009
EWL maandag 20 april 2009 - Sport en wilskracht
Ze zeggen dat sport goed voor je is. En dat is het waarschijnlijk ook. Maar je moet niet overdrijven. En dat heb ik vandaag waarschijnlijk wèl gedaan. Na mijn sporten was het ontzettend moeilijk me aan m'n reguliere schrijfwerk te zetten en dat vol te houden. Het was alsof mijn hele wilskracht was uitgeput. Volgende keer maar 's avonds sporten in plaats van 's ochtends. En vandaag op tijd naar bed, misschien dat dat ook scheelt.
zondag 19 april 2009
Wetenschappelijke reflecties (1) - Waarom wetenschapper worden?
Een tijdje geleden mailde ik met mijn stagebegeleidster op het Da Vinci college, om te vragen hoe het met haar en de klassen ging. Met haar ging het in elk geval goed, met de klassen ook, al waarschuwde ze me wel dat waarschijnlijk niet iedereen voor een wetenschappelijk profiel of een wetenschappelijke carrière zou kiezen.
Mensen hoeven natuurlijk niet voor een wetenschapsprofiel te kiezen, of voor een wetenschappelijke carrière. Maar ik ging me wel afvragen wat ik nou tegen iemand zou kunnen zeggen die mij zou vragen: waarom wordt iemand nou wetenschapper? Wat zijn de voordelen? En wat zijn de nadelen?
Allereerst moet ik dan even de open deur intrappen: kies een studie die je interesse heeft. Hou je van geld, ga dan economie studeren. Macht? Politicologie of beleidskunde. Ben je je continu aan het afvragen waarom mensen doen wat ze doen? Psychologie of sociologie. Wil je zieke mensen beter maken? Geneeskunde. Wil je apparaten uitvinden? Een technische opleiding. Als je wilt weten waarom dingen in de wereld, in het menselijk lichaam, in de natuur, in het universum werken zoals ze werken: natuurkunde, biologie, scheikunde en de verwante studies (of de bredere wetenschapsstudies zoals de "bèta-gamma" aan bijvoorbeeld de UvA) zullen dan het leukst zijn. Voor de meeste carrières (behalve advocaat of arts) heb je geen specifieke diploma's nodig, ga gewoon studeren wat je zelf leuk lijkt, daarna kun je altijd nog kiezen welke richting je opgaat, maar heb je tenminste een paar jaar van je leven het leuk gehad.
Maar goed... stel dat je geen sterke voorkeur hebt, wat dan? Wat moet je overwegen?
1) Geld. Vooroordeel 'wetenschappers zijn arm'. Dit is zowel waar als niet waar. Wetenschappers op de universiteit (inclusief professoren) worden redelijk mager betaald, als ze het voortgezet onderwijs ingaan helemaal. Maar een wetenschapper die bij een bedrijf gaat werken zal waarschijnlijk evenveel of meer verdienen dan de gemiddelde econonoom, alleen de leidinggevenden (vaak economen/bedrijfskundigen) zullen meer verdienen. Dus als je een zeer behoorlijk salaris wilt verdienen met een wetenschappelijke opleiding kan dat zeker, al zal je er net als een econoom een manager voor moeten worden.
2) Saaiheid. Vooroordeel 'wetenschap is saai'. Dit is weer zowel waar als niet waar. Ik had een vriend die nog geen pagina van een boek kon lezen zonder het boek weer dicht te slaan. Hij is dan ook geen wetenschapper geworden. Als je een extravert persoon bent die het liefst de hele dag met mensen praat moet je inderdaad geen wetenschapper worden (of schrijver, of programmeur, of kunstenaar). En je maakt inderdaad niet snel spectaculaire ontdekkingen, daar gaan vaak maanden of jaren inzitten, en de meeste wetenschappers ontdekken helemaal niets bijzonders, ze zijn blij als ze een klein hoekje van de wereld kunnen bestuderen. Als je veel plezier hebt aan het diep bestuderen van iets, dan is wetenschap ideaal. Als je een brede belangstelling hebt of erg sociaal bent, dan is een wetenschappelijke carrière misschien minder geschikt.
3) Een wetenschapper heeft grote arbeidsmarktonzekerheid. Weer: waar en niet waar. Als je aan de universiteit wilt werken, berg je dan maar: jaren van tijdelijke contracten stapelen zich op, in een tijd waarin je zo weinig verdient dat je partner moet werken om een hypotheek rond te krijgen. Buiten de universiteit zijn kansen op een vaste baan juist groter dan die van zeg de gemiddelde econoom: er zijn altijd wetenschappers nodig. Vaak heb je als wetenschapper de reputatie dat je slim bent, goed met cijfers kunt omgaan, en tenminste van één nuttig onderwerp verstand hebt. Voor de generalistische banen ben je niet veel slechter dan een generalist. Voor specifieke banen ben je veel beter. Als wetenschapper kom je dus (behalve, interessant genoeg, aan de universiteit) meestal goed aan de bak.
4) Om wetenschapper te worden moet je ontzettend slim zijn. Dit is gewoon niet waar. De gemiddelde wetenschapper lijkt geen hoger IQ te hebben dan de gemiddelde andere universiteitsganger. Wetenschap lijkt voor de meeste mensen alleen "moeilijk" omdat ze het òf niet interessant vinden òf proberen teveel stof in te weinig tijd erin te stampen òf omdat hun docenten het op een abstract niveau houden zonder dagelijkse voorbeelden te gebruiken. En sommige wetenschappers hebben ook het idee dat alleen de slimsten kunnen slagen als wetenschapper. Onjuist. Als je geïnteresseerd bent in wetenschap en bereid bent hard te werken ben je goed genoeg, als je echt van wetenschap houdt dan kan je bijna altijd wel een baan vinden als professioneel onderzoeker aan de universiteit, in de industrie, of bij overheidsinstellingen.
5) Wetenschappers moeten lang werken. Waar en niet waar. In de industrie werken wetenschappers waarschijnlijk even lang als de gemiddelde andere hoogopgeleide werknemer, op de universiteiten worden er inderdaad vaak onmenselijk lange uren gedraaid, vooral door postdocs en tenure trackers. Kun je niet zonder een rijk sociaal leven en veel hobbies, dan is een carrière als professionele wetenschapper waarschijnlijk geen goed idee, tenzij je naar de industrie wilt gaan.
Maar er zijn ook een paar duidelijke voordelen aan het wetenschapper worden.
1) vrijheid. Dit geldt overigens veel meer aan de universiteiten dan in de industrie (anders zouden alle wetenschappers in de industrie willen werken). Wetenschappers aan de universiteiten behoren tot de weinige mensen die zelf kunnen kiezen wat ze doen voor hun salaris, met mogelijke uitzondering van de eigenaars van een bedrijf, maar dan zonder de stress van nieuwe opdrachten moeten binnenhalen. (Wel, als postdoc heb je de stress fondsen te moeten werven, maar hoogleraren zijn behoorlijk vrij in wat ze mogen doen).
2) status. Niet slecht. Vooral een professor heeft natuurlijk veel status, ook buiten de universiteit.
3) Carrière vooral bepaald door mentale, niet sociale vaardigheden. Als je minder handig bent met mensen maar wèl goed kunt denken, is wetenschap een ideaal gebied om je te bewijzen - in de wetenschap gaat het minder om wat voor pak je aanhebt of hoeveel vrienden je hebt dan of je een goed idee hebt. De wetenschap is niet helemaal ongevoelig voor sociale vaardigheden, maar wetenschappers letten toch veel meer op de inhoud dan de rest van de wereld doet.
4) Kans op eeuwige roem. Einstein, Darwin, Galileo, Newton, maar ook tientallen "kleinere" wetenschappers, bereiken eeuwen durende roem. Maar wanneer is de laatste keer dat er een standbeeld voor een topjurist is opgericht? Een wetenschapper heeft de kans de maatschappij te veranderen, de kennis die de mensheid bezit vooruit te helpen. Als je verschil wilt maken in de wereld, is wetenschapper worden een goede keuze. Popsterren zijn rijker en tijdelijk beroemder, maar een wetenschapper kan ècht een spoor nalaten in de wereld.
Waarom ik zelf voor de wetenschap gekozen heb is overigens een combinatie van factoren. Ik wilde altijd weten hoe dingen werkten (nieuwsgierigheid) en had meer vertrouwen in de methodes van de natuurwetenschappen dan van bijvoorbeeld de psychologie. Omdat ik handiger was in denken dan in sociale vaardigheden dacht ik ook als wetenschapper meer kans te maken succesvol te zijn dan als (bijvoorbeeld) politicoloog. Maar misschien was het belangrijkste dat ik iets nuttigs wilde doen voor de wereld, en de mogelijkheid op eeuwige roem was natuurlijk óók mooi meegenomen. Waarom ik geen volledige wetenschappelijke carrière inga heeft meer te maken met twee dingen die ik niet voorzien had. Maar daar ga ik de volgende keer op in.
Mensen hoeven natuurlijk niet voor een wetenschapsprofiel te kiezen, of voor een wetenschappelijke carrière. Maar ik ging me wel afvragen wat ik nou tegen iemand zou kunnen zeggen die mij zou vragen: waarom wordt iemand nou wetenschapper? Wat zijn de voordelen? En wat zijn de nadelen?
Allereerst moet ik dan even de open deur intrappen: kies een studie die je interesse heeft. Hou je van geld, ga dan economie studeren. Macht? Politicologie of beleidskunde. Ben je je continu aan het afvragen waarom mensen doen wat ze doen? Psychologie of sociologie. Wil je zieke mensen beter maken? Geneeskunde. Wil je apparaten uitvinden? Een technische opleiding. Als je wilt weten waarom dingen in de wereld, in het menselijk lichaam, in de natuur, in het universum werken zoals ze werken: natuurkunde, biologie, scheikunde en de verwante studies (of de bredere wetenschapsstudies zoals de "bèta-gamma" aan bijvoorbeeld de UvA) zullen dan het leukst zijn. Voor de meeste carrières (behalve advocaat of arts) heb je geen specifieke diploma's nodig, ga gewoon studeren wat je zelf leuk lijkt, daarna kun je altijd nog kiezen welke richting je opgaat, maar heb je tenminste een paar jaar van je leven het leuk gehad.
Maar goed... stel dat je geen sterke voorkeur hebt, wat dan? Wat moet je overwegen?
1) Geld. Vooroordeel 'wetenschappers zijn arm'. Dit is zowel waar als niet waar. Wetenschappers op de universiteit (inclusief professoren) worden redelijk mager betaald, als ze het voortgezet onderwijs ingaan helemaal. Maar een wetenschapper die bij een bedrijf gaat werken zal waarschijnlijk evenveel of meer verdienen dan de gemiddelde econonoom, alleen de leidinggevenden (vaak economen/bedrijfskundigen) zullen meer verdienen. Dus als je een zeer behoorlijk salaris wilt verdienen met een wetenschappelijke opleiding kan dat zeker, al zal je er net als een econoom een manager voor moeten worden.
2) Saaiheid. Vooroordeel 'wetenschap is saai'. Dit is weer zowel waar als niet waar. Ik had een vriend die nog geen pagina van een boek kon lezen zonder het boek weer dicht te slaan. Hij is dan ook geen wetenschapper geworden. Als je een extravert persoon bent die het liefst de hele dag met mensen praat moet je inderdaad geen wetenschapper worden (of schrijver, of programmeur, of kunstenaar). En je maakt inderdaad niet snel spectaculaire ontdekkingen, daar gaan vaak maanden of jaren inzitten, en de meeste wetenschappers ontdekken helemaal niets bijzonders, ze zijn blij als ze een klein hoekje van de wereld kunnen bestuderen. Als je veel plezier hebt aan het diep bestuderen van iets, dan is wetenschap ideaal. Als je een brede belangstelling hebt of erg sociaal bent, dan is een wetenschappelijke carrière misschien minder geschikt.
3) Een wetenschapper heeft grote arbeidsmarktonzekerheid. Weer: waar en niet waar. Als je aan de universiteit wilt werken, berg je dan maar: jaren van tijdelijke contracten stapelen zich op, in een tijd waarin je zo weinig verdient dat je partner moet werken om een hypotheek rond te krijgen. Buiten de universiteit zijn kansen op een vaste baan juist groter dan die van zeg de gemiddelde econoom: er zijn altijd wetenschappers nodig. Vaak heb je als wetenschapper de reputatie dat je slim bent, goed met cijfers kunt omgaan, en tenminste van één nuttig onderwerp verstand hebt. Voor de generalistische banen ben je niet veel slechter dan een generalist. Voor specifieke banen ben je veel beter. Als wetenschapper kom je dus (behalve, interessant genoeg, aan de universiteit) meestal goed aan de bak.
4) Om wetenschapper te worden moet je ontzettend slim zijn. Dit is gewoon niet waar. De gemiddelde wetenschapper lijkt geen hoger IQ te hebben dan de gemiddelde andere universiteitsganger. Wetenschap lijkt voor de meeste mensen alleen "moeilijk" omdat ze het òf niet interessant vinden òf proberen teveel stof in te weinig tijd erin te stampen òf omdat hun docenten het op een abstract niveau houden zonder dagelijkse voorbeelden te gebruiken. En sommige wetenschappers hebben ook het idee dat alleen de slimsten kunnen slagen als wetenschapper. Onjuist. Als je geïnteresseerd bent in wetenschap en bereid bent hard te werken ben je goed genoeg, als je echt van wetenschap houdt dan kan je bijna altijd wel een baan vinden als professioneel onderzoeker aan de universiteit, in de industrie, of bij overheidsinstellingen.
5) Wetenschappers moeten lang werken. Waar en niet waar. In de industrie werken wetenschappers waarschijnlijk even lang als de gemiddelde andere hoogopgeleide werknemer, op de universiteiten worden er inderdaad vaak onmenselijk lange uren gedraaid, vooral door postdocs en tenure trackers. Kun je niet zonder een rijk sociaal leven en veel hobbies, dan is een carrière als professionele wetenschapper waarschijnlijk geen goed idee, tenzij je naar de industrie wilt gaan.
Maar er zijn ook een paar duidelijke voordelen aan het wetenschapper worden.
1) vrijheid. Dit geldt overigens veel meer aan de universiteiten dan in de industrie (anders zouden alle wetenschappers in de industrie willen werken). Wetenschappers aan de universiteiten behoren tot de weinige mensen die zelf kunnen kiezen wat ze doen voor hun salaris, met mogelijke uitzondering van de eigenaars van een bedrijf, maar dan zonder de stress van nieuwe opdrachten moeten binnenhalen. (Wel, als postdoc heb je de stress fondsen te moeten werven, maar hoogleraren zijn behoorlijk vrij in wat ze mogen doen).
2) status. Niet slecht. Vooral een professor heeft natuurlijk veel status, ook buiten de universiteit.
3) Carrière vooral bepaald door mentale, niet sociale vaardigheden. Als je minder handig bent met mensen maar wèl goed kunt denken, is wetenschap een ideaal gebied om je te bewijzen - in de wetenschap gaat het minder om wat voor pak je aanhebt of hoeveel vrienden je hebt dan of je een goed idee hebt. De wetenschap is niet helemaal ongevoelig voor sociale vaardigheden, maar wetenschappers letten toch veel meer op de inhoud dan de rest van de wereld doet.
4) Kans op eeuwige roem. Einstein, Darwin, Galileo, Newton, maar ook tientallen "kleinere" wetenschappers, bereiken eeuwen durende roem. Maar wanneer is de laatste keer dat er een standbeeld voor een topjurist is opgericht? Een wetenschapper heeft de kans de maatschappij te veranderen, de kennis die de mensheid bezit vooruit te helpen. Als je verschil wilt maken in de wereld, is wetenschapper worden een goede keuze. Popsterren zijn rijker en tijdelijk beroemder, maar een wetenschapper kan ècht een spoor nalaten in de wereld.
Waarom ik zelf voor de wetenschap gekozen heb is overigens een combinatie van factoren. Ik wilde altijd weten hoe dingen werkten (nieuwsgierigheid) en had meer vertrouwen in de methodes van de natuurwetenschappen dan van bijvoorbeeld de psychologie. Omdat ik handiger was in denken dan in sociale vaardigheden dacht ik ook als wetenschapper meer kans te maken succesvol te zijn dan als (bijvoorbeeld) politicoloog. Maar misschien was het belangrijkste dat ik iets nuttigs wilde doen voor de wereld, en de mogelijkheid op eeuwige roem was natuurlijk óók mooi meegenomen. Waarom ik geen volledige wetenschappelijke carrière inga heeft meer te maken met twee dingen die ik niet voorzien had. Maar daar ga ik de volgende keer op in.
zaterdag 18 april 2009
De Boze Bibliothecaresse
Als wetenschapper durf ik het bijna niet toe te geven, maar mijn moeder 'trance-healt'. Dat betekent dat als haar vrienden of kennissen klachten hebben, ze hen uitnodigt om op een tuinstoel te komen liggen en met haar handen boven hun lichaam gaat zweven, zodat de helende stralen uit haar handen hun wonderwerk kunnen verrichten. Hoe die stralen dat moeten doen, weet ik niet, want het is vaak een nogal complexe taak waarbij lichamelijke èn geestelijke problemen moeten worden opgelost.
Een tijdje geleden behandelde mijn moeder een kennis die bibliothecaresse is. Naast de lichamelijke klachten had die ook een emotioneel probleem: één van haar medewerkers op de bibliotheek was het lievelingetje van de bazin - er werd niets besloten als die medewerkster (ik noem haar maar even Klaartje) er niet was. Toen de bibliothecaresse dus een tijdje geleden een hele dag met Klaartje moest samenwerken, moest ze aan het einde van de dag bijna overspannen naar huis.
Nu ben ik geen wonderstraler, maar voor dergelijke emotionele problemen zijn er gelukkig ook gewonere technieken die ik zelfs zonder mijn moeder kan toepassen. De handigste van die technieken is waarschijnlijk "cognitieve therapie", dat wil zeggen dat je je gedachten op een vel papier schrijft en logische/rationele tegenantwoorden bedenkt (ikzelf heb deze techniek uit het boek 'Feeling Good' van David Burns, hij is al redelijk oud, maar hij werkt nog steeds goed!).
Bijvoorbeeld:
gedachte: Klaartje wordt altijd voorgetrokken! Dat is niet eerlijk!
rationeel antwoord: Klaartje wordt niet altijd voorgetrokken, vorige week dinsdag bijvoorbeeld niet. En waarom zouden mensen zich altijd eerlijk moeten gedragen?
gedachte: Maar ik voel me rot als Klaartje wordt voorgetrokken!
rationeel antwoord: Dat is een gevoel, maar geen gedachte. Wat is je gedachte?
gedachte: Dat ik niet belangrijk ben.
rationeel antwoord: Zwart-wit denken, overgeneralisatie. Je bent voor de directrice misschien niet zo belangrijk als Klaartje, maar dat is alleen maar háár gekte. Je bent erg belangrijk voor je man en je kinderen en je vrienden, veel meer dan Klaartje.
gedachte: Maar ik wil dat ALLE mensen me belangrijk vinden!
rationeel antwoord: Dus je verwacht ook elke dag een bloemstuk van de Paus? Het gaat er in het leven niet om dat andere mensen je belangrijk vinden, het gaat erom dat je zèlf doet wat je belangrijk vindt. Als je er ècht niet tegen kan mag je tegen je directrice zeggen waarom je denkt dat haar gedrag onverstandig is, of zoek je een andere baan. Maar je kunt de directrice en Klaartje ook zien als twee schattige kleutertjes die allebei een "best vriendinnetje" hebben. Daar hoef jij je niets van aan te trekken, want jij bent er niet minder door waard!
Als je bij jezelf zo'n vraag- en antwoordspel op papier zet, merk je al snel dat je stress of boosheid veel minder wordt. Ikzelf heb het vandaag gebruikt toen ik wat dreigde te verstressen omdat één van mijn medeauteurs wat kritische kanttekeningen had geplaatst bij een scène die ik geschreven had:
EW-gedachte: Straks vindt hij de scene niet goed! Ik ben een slechte schrijver! Ik stel mensen teleur!
EW-antwoord: Je springt naar conclusies. Hij heeft tot nog toe al je scenes goed gevonden. Veel mensen vinden dat je goed schrijft, en als je soms een steek laat vallen kun je altijd verbeteren door feedback. Bovendien is schrijven maar een hobby, je vindt lesgeven toch leuker.
EW-gedachte: Maar als hij me afkeurt ben ik een mislukkeling! Niemand zal van mij houden! (*kuch* Ik overdrijf hier een beetje, maar het overdrijven van je eigen gedachten helpt vaak ze wat kritischer te bekijken)
EW-antwoord: Hij keurt misschien de scene af, maar jij doet en bent veel méér dan je scene. Bovendien heb je altijd voldoende familieleden en vrienden gehad die om je gaven, zelfs als je niet de afgelopen week een groot succes had geboekt. Bovendien, zelfs als niemand van je houdt kan je altijd nog van jezelf houden en gewoon doen wat JIJ leuk vindt.
Toen ik daarmee de moed had verzameld om de rest van zijn commentaar te lezen bleek dat hij de scene inderdaad goed vond, al zal ik zeker nog naar het lied moeten kijken.
Kortom: het uitschrijven van gedachten is erg handig. En je laat de patiënt gewoon het werk doen. Hmm... misschien moet ik toch maar van de markt gebruik maken en gaan adverteren: drs. E.M.W. Lameijer, schrijftherapeut. Al uw problemen weggebrand met magische, holistische schrijfstralen. Tsjakkaa!
Maar ehm... voorlopig stil houden hè? Als mijn moeder erachter zou komen dat ik probeerde cliënten van haar in te pikken vrees ik dat zelfs magische, holistische schrijfstralen me niet voor de daarop volgende problemen zouden behoeden. Ik kan het voorlopig waarschijnlijk beter bij gezonde, natuurlijke, holistische scheikunde houden...
Een tijdje geleden behandelde mijn moeder een kennis die bibliothecaresse is. Naast de lichamelijke klachten had die ook een emotioneel probleem: één van haar medewerkers op de bibliotheek was het lievelingetje van de bazin - er werd niets besloten als die medewerkster (ik noem haar maar even Klaartje) er niet was. Toen de bibliothecaresse dus een tijdje geleden een hele dag met Klaartje moest samenwerken, moest ze aan het einde van de dag bijna overspannen naar huis.
Nu ben ik geen wonderstraler, maar voor dergelijke emotionele problemen zijn er gelukkig ook gewonere technieken die ik zelfs zonder mijn moeder kan toepassen. De handigste van die technieken is waarschijnlijk "cognitieve therapie", dat wil zeggen dat je je gedachten op een vel papier schrijft en logische/rationele tegenantwoorden bedenkt (ikzelf heb deze techniek uit het boek 'Feeling Good' van David Burns, hij is al redelijk oud, maar hij werkt nog steeds goed!).
Bijvoorbeeld:
gedachte: Klaartje wordt altijd voorgetrokken! Dat is niet eerlijk!
rationeel antwoord: Klaartje wordt niet altijd voorgetrokken, vorige week dinsdag bijvoorbeeld niet. En waarom zouden mensen zich altijd eerlijk moeten gedragen?
gedachte: Maar ik voel me rot als Klaartje wordt voorgetrokken!
rationeel antwoord: Dat is een gevoel, maar geen gedachte. Wat is je gedachte?
gedachte: Dat ik niet belangrijk ben.
rationeel antwoord: Zwart-wit denken, overgeneralisatie. Je bent voor de directrice misschien niet zo belangrijk als Klaartje, maar dat is alleen maar háár gekte. Je bent erg belangrijk voor je man en je kinderen en je vrienden, veel meer dan Klaartje.
gedachte: Maar ik wil dat ALLE mensen me belangrijk vinden!
rationeel antwoord: Dus je verwacht ook elke dag een bloemstuk van de Paus? Het gaat er in het leven niet om dat andere mensen je belangrijk vinden, het gaat erom dat je zèlf doet wat je belangrijk vindt. Als je er ècht niet tegen kan mag je tegen je directrice zeggen waarom je denkt dat haar gedrag onverstandig is, of zoek je een andere baan. Maar je kunt de directrice en Klaartje ook zien als twee schattige kleutertjes die allebei een "best vriendinnetje" hebben. Daar hoef jij je niets van aan te trekken, want jij bent er niet minder door waard!
Als je bij jezelf zo'n vraag- en antwoordspel op papier zet, merk je al snel dat je stress of boosheid veel minder wordt. Ikzelf heb het vandaag gebruikt toen ik wat dreigde te verstressen omdat één van mijn medeauteurs wat kritische kanttekeningen had geplaatst bij een scène die ik geschreven had:
EW-gedachte: Straks vindt hij de scene niet goed! Ik ben een slechte schrijver! Ik stel mensen teleur!
EW-antwoord: Je springt naar conclusies. Hij heeft tot nog toe al je scenes goed gevonden. Veel mensen vinden dat je goed schrijft, en als je soms een steek laat vallen kun je altijd verbeteren door feedback. Bovendien is schrijven maar een hobby, je vindt lesgeven toch leuker.
EW-gedachte: Maar als hij me afkeurt ben ik een mislukkeling! Niemand zal van mij houden! (*kuch* Ik overdrijf hier een beetje, maar het overdrijven van je eigen gedachten helpt vaak ze wat kritischer te bekijken)
EW-antwoord: Hij keurt misschien de scene af, maar jij doet en bent veel méér dan je scene. Bovendien heb je altijd voldoende familieleden en vrienden gehad die om je gaven, zelfs als je niet de afgelopen week een groot succes had geboekt. Bovendien, zelfs als niemand van je houdt kan je altijd nog van jezelf houden en gewoon doen wat JIJ leuk vindt.
Toen ik daarmee de moed had verzameld om de rest van zijn commentaar te lezen bleek dat hij de scene inderdaad goed vond, al zal ik zeker nog naar het lied moeten kijken.
Kortom: het uitschrijven van gedachten is erg handig. En je laat de patiënt gewoon het werk doen. Hmm... misschien moet ik toch maar van de markt gebruik maken en gaan adverteren: drs. E.M.W. Lameijer, schrijftherapeut. Al uw problemen weggebrand met magische, holistische schrijfstralen. Tsjakkaa!
Maar ehm... voorlopig stil houden hè? Als mijn moeder erachter zou komen dat ik probeerde cliënten van haar in te pikken vrees ik dat zelfs magische, holistische schrijfstralen me niet voor de daarop volgende problemen zouden behoeden. Ik kan het voorlopig waarschijnlijk beter bij gezonde, natuurlijke, holistische scheikunde houden...
vrijdag 17 april 2009
De kip, het ei en de wiskundige
Er zijn makkelijke problemen, moeilijke problemen, en onmogelijke problemen. De makkelijke problemen los je meestal snel op, de moeilijke kosten meer tijd, en de onmogelijke... wel, die zijn soms wèl eenvoudig op te lossen. Maar laat ik niet op de zaken vooruitlopen.
Een jaar of twee geleden hadden we een vakgroepsbespreking, met de professor, de universitair docenten, de analisten, de studenten, en natuurlijk wij promovendi. Één van mijn collega's, van huis uit wiskundige, had deze keer de "beurt" om over haar onderzoek te vertellen.
"Mijn probleem," vertelde ze, "is helaas onoplosbaar. Ik moet een fylogenetische boom maken [EW: een grafiek waarin staat hoe sterk eiwitten aan elkaar verwant zijn, lijkt een beetje op een stamboom, met de "oereiwitten" aan de ene kant en de "kind" en "kleinkindeiwitten" die zich langzaam afsplitsen] maar dat kan ik niet doen zonder een goede alignment [EW: een 'alignment' is het onder elkaar zetten van aminozuurvolgordes, het is een soort schema waarin staat welke aminozuren van eiwitten van elkaar verschillen, zie plaatje onder. Er is ook een heel interessant verhaal over te vertellen, maar niet nu!]. Maar ik kan geen goede alignment maken zonder een fylogenetische boom. Dus ik zit vast."
Daarop stak ik mijn vinger op en vroeg of wiskundigen ook bewezen hadden dat er geen kippen bestonden.
Als je geen fylogenetische boom kunt maken zonder alignment, en geen alignment zonder fylogenetische boom... waar doet dat je aan denken? Abstracter gezegd: als je voor een A een B nodig hebt, maar voor een B een A, dan heb je een bepaald soort probleem: het zogenaamde kip- en ei-probleem.
Kip- en ei-problemen zijn typisch 'onmogelijke' problemen. Want je hebt een ei nodig om een kip te produceren, en een kip om een ei te produceren. Wat was er nou het eerst? Als je "ei" zegt -wie heeft het ei dan gelegd? Als je "kip" antwoordt - komt die dan niet uit een ei?
Vroeger waren zulke vragen eenvoudig te beantwoorden. Je sloeg de Bijbel open, zag dat God op de vijfde dag het gevogelte geschapen had, inclusief kant en klare kippen. Onmogelijk probleem opgelost door een wonder.
Maar als moderne wetenschappers weten we dat kippen niet zomaar uit de hemel kwamen vallen. Eerst waren er vissen, die gingen over het land kruipen en werden amfibieën, die ontwikkelden zich tot reptielen, en sommige reptielen kregen veren, de bek werd een snavel... een kip is eigenlijk een doorgefokte hagedis (je merkt overigens dat kippen, net als hun voorouders de reptielen, eieren leggen).
Door mutaties veranderen soorten langzaam. Stel dat er 10 miljoen jaar geleden de eerste echte 100% kip uit het ei kwam. Dat was dan ook een 100% kippe-ei, gelegd door een iets minder kippige moeder die maar 99.9% kip was, maar in haar ei sloop een mutatie die het kuiken in haar ei wèl 100% kip maakte. De voorouders van de moeder pre-kip waren misschien maar 99.8% kip, verder terug had je de 70% kip (dat zou dus een reptiel geweest zijn), de 40% kip (amfibie), de 10% kip (de vis), de 1% kip (een eencellige) tot je op de 0% kip uitkomt in de oersoep. De oplossing van het raadsel is dus dat er tussen kip en "geen kip" een hele wereld zit van halve kippen, kwart kippen enzovoorts. En ook zie je dat (door hoe mutaties werken) het 100%-ei er eerder was dan de 100%-kip. Als je dus nog eens gevraagd wordt wat nou eerder kwam, de kip of het ei, weet je nu dus het antwoord. Het ei kwam vóór de kip.
Het probleem van mijn collega was dus eenvoudig op te lossen: je maakt een slordige 'alignment', want dat kan ook zonder fylogenetische boom (dat wordt waarschijnlijk een alignment van 10% tot 20% kwaliteit). Dan maak je met behulp daarvan een fylogenetische boom. Die gebruik je weer om een betere alignment te maken (30-40%). Die zet je weer om in een fylogenetische boom, en in de volgende ronde is de alignment dan ineens 60%. Hoewel je waarschijnlijk geen 100.0000% alignment kunt bereiken, lukt 90% of 95% vast wel. En dat is voor praktische toepassingen een mooi resultaat*. (*voor de kritische jonge wetenschappers onder mijn lezers: normaal zou je een paar verschillende begin-'alignments' maken - als die na een aantal keren bomen maken allemaal op dezelfde 95%-boom uitkomen weet je dan dat je methode goed werkt, of juist niet, dan moet je gewoon zoveel mogelijk begin-alignments maken en de beste uiteindelijke boom uitzoeken, net zoals je van een alle schoenen in de winkel ook het paar koopt dat het beste staat of het lekkerste zit)
Of mijn collega die 'evoluerende' oplossing uiteindelijk ook heeft toegepast weet ik niet. Ze is naar Engeland verhuisd, en ik heb haar proefschrift nog niet gekregen. Maar om de een of andere reden heeft ze het nooit meer tegenover mij gehad over onmogelijke problemen. In elk geval weet je nu hoe het kan dat er kippen bestaan, en dat onmogelijke problemen vaak niet zo 'onmogelijk' zijn als je een beetje flexibel nadenkt. Pok!
Een jaar of twee geleden hadden we een vakgroepsbespreking, met de professor, de universitair docenten, de analisten, de studenten, en natuurlijk wij promovendi. Één van mijn collega's, van huis uit wiskundige, had deze keer de "beurt" om over haar onderzoek te vertellen.
"Mijn probleem," vertelde ze, "is helaas onoplosbaar. Ik moet een fylogenetische boom maken [EW: een grafiek waarin staat hoe sterk eiwitten aan elkaar verwant zijn, lijkt een beetje op een stamboom, met de "oereiwitten" aan de ene kant en de "kind" en "kleinkindeiwitten" die zich langzaam afsplitsen] maar dat kan ik niet doen zonder een goede alignment [EW: een 'alignment' is het onder elkaar zetten van aminozuurvolgordes, het is een soort schema waarin staat welke aminozuren van eiwitten van elkaar verschillen, zie plaatje onder. Er is ook een heel interessant verhaal over te vertellen, maar niet nu!]. Maar ik kan geen goede alignment maken zonder een fylogenetische boom. Dus ik zit vast."
Daarop stak ik mijn vinger op en vroeg of wiskundigen ook bewezen hadden dat er geen kippen bestonden.
Als je geen fylogenetische boom kunt maken zonder alignment, en geen alignment zonder fylogenetische boom... waar doet dat je aan denken? Abstracter gezegd: als je voor een A een B nodig hebt, maar voor een B een A, dan heb je een bepaald soort probleem: het zogenaamde kip- en ei-probleem.
Kip- en ei-problemen zijn typisch 'onmogelijke' problemen. Want je hebt een ei nodig om een kip te produceren, en een kip om een ei te produceren. Wat was er nou het eerst? Als je "ei" zegt -wie heeft het ei dan gelegd? Als je "kip" antwoordt - komt die dan niet uit een ei?
Vroeger waren zulke vragen eenvoudig te beantwoorden. Je sloeg de Bijbel open, zag dat God op de vijfde dag het gevogelte geschapen had, inclusief kant en klare kippen. Onmogelijk probleem opgelost door een wonder.
Maar als moderne wetenschappers weten we dat kippen niet zomaar uit de hemel kwamen vallen. Eerst waren er vissen, die gingen over het land kruipen en werden amfibieën, die ontwikkelden zich tot reptielen, en sommige reptielen kregen veren, de bek werd een snavel... een kip is eigenlijk een doorgefokte hagedis (je merkt overigens dat kippen, net als hun voorouders de reptielen, eieren leggen).
Door mutaties veranderen soorten langzaam. Stel dat er 10 miljoen jaar geleden de eerste echte 100% kip uit het ei kwam. Dat was dan ook een 100% kippe-ei, gelegd door een iets minder kippige moeder die maar 99.9% kip was, maar in haar ei sloop een mutatie die het kuiken in haar ei wèl 100% kip maakte. De voorouders van de moeder pre-kip waren misschien maar 99.8% kip, verder terug had je de 70% kip (dat zou dus een reptiel geweest zijn), de 40% kip (amfibie), de 10% kip (de vis), de 1% kip (een eencellige) tot je op de 0% kip uitkomt in de oersoep. De oplossing van het raadsel is dus dat er tussen kip en "geen kip" een hele wereld zit van halve kippen, kwart kippen enzovoorts. En ook zie je dat (door hoe mutaties werken) het 100%-ei er eerder was dan de 100%-kip. Als je dus nog eens gevraagd wordt wat nou eerder kwam, de kip of het ei, weet je nu dus het antwoord. Het ei kwam vóór de kip.
Het probleem van mijn collega was dus eenvoudig op te lossen: je maakt een slordige 'alignment', want dat kan ook zonder fylogenetische boom (dat wordt waarschijnlijk een alignment van 10% tot 20% kwaliteit). Dan maak je met behulp daarvan een fylogenetische boom. Die gebruik je weer om een betere alignment te maken (30-40%). Die zet je weer om in een fylogenetische boom, en in de volgende ronde is de alignment dan ineens 60%. Hoewel je waarschijnlijk geen 100.0000% alignment kunt bereiken, lukt 90% of 95% vast wel. En dat is voor praktische toepassingen een mooi resultaat*. (*voor de kritische jonge wetenschappers onder mijn lezers: normaal zou je een paar verschillende begin-'alignments' maken - als die na een aantal keren bomen maken allemaal op dezelfde 95%-boom uitkomen weet je dan dat je methode goed werkt, of juist niet, dan moet je gewoon zoveel mogelijk begin-alignments maken en de beste uiteindelijke boom uitzoeken, net zoals je van een alle schoenen in de winkel ook het paar koopt dat het beste staat of het lekkerste zit)
Of mijn collega die 'evoluerende' oplossing uiteindelijk ook heeft toegepast weet ik niet. Ze is naar Engeland verhuisd, en ik heb haar proefschrift nog niet gekregen. Maar om de een of andere reden heeft ze het nooit meer tegenover mij gehad over onmogelijke problemen. In elk geval weet je nu hoe het kan dat er kippen bestaan, en dat onmogelijke problemen vaak niet zo 'onmogelijk' zijn als je een beetje flexibel nadenkt. Pok!
donderdag 16 april 2009
EWL Donderdag 16 april 2009 - de begrafenis
Vandaag niet veel gewerkt - eerst nette kleren pakken en trein nemen naar Hilversum, toen condoleance, rouwdienst en begrafenis tante Jopie, toen thuis gesprek met familie: moeder, zus, Ron, tante en oom. In restaurant gegeten, toen spullen gepakt om weer naar Leiden te gaan. Heb wel in trein veel kunnen lezen, boek "How to make your dreams come true" en "energie survival gids" nu uit.
Dat is een nogal droge opsomming, en als je je afvraagt waarom dat zo is: het is een dagboek ('diary') in plaats van een (lab)journaal ('journal'). Gewone dagboeken zijn doorgaans ontzettend saai omdat het "ego-documenten zijn" - ze vertellen alleen de banale aspecten van het leven; niet de doelen die erachter zitten en de gevoelens en mijn ideeën en observaties (ik heb verteld wat ik gedaan heb, niet wat ik gezien of gehoord of gedacht heb).
De begrafenis van tante Jopie - waarom willen mensen afscheid nemen? Misschien om de banden met familie weer aan te halen, misschien is gedeelde smart halve smart? Conclusies uit bezoek tante en oom? Mijn oom lijkt meer energie te hebben dan hij in zijn pensionering kwijt kan. Hoe kan je omgaan met extra energie? Tenslotte: "how to make your dreams come true" was een leuk boek, maar ik betwijfel of de methode van doelen zetten die erin beschreven wordt zo ontzettend goed is. Maar wat zou dan beter werken? De positieve boodschap van de "energie survival gids" lijkt in elk geval te zijn dat we technologisch zonder veel problemen kunnen overschakelen op milieuvriendelijke(r) energie. De kunst voorlopig is de mensen te motiveren te veranderen.
Zo... dat is al een verschil, en als ik echt een 'journaal' zou maken (niet op internet, dat zou moeilijk waar èn openbaar correct te houden zijn) zouden er nog meer en misschien interessantere dingen in staan. Misschien dat ik volgende week weer eens gaan 'journallen', maar laat je dat er niet van weerhouden om (als je het nog niet doet) eens als experiment een observaties/gedachten/gevoelens/vragen-"labjournaal" uit te proberen.
Dat is een nogal droge opsomming, en als je je afvraagt waarom dat zo is: het is een dagboek ('diary') in plaats van een (lab)journaal ('journal'). Gewone dagboeken zijn doorgaans ontzettend saai omdat het "ego-documenten zijn" - ze vertellen alleen de banale aspecten van het leven; niet de doelen die erachter zitten en de gevoelens en mijn ideeën en observaties (ik heb verteld wat ik gedaan heb, niet wat ik gezien of gehoord of gedacht heb).
De begrafenis van tante Jopie - waarom willen mensen afscheid nemen? Misschien om de banden met familie weer aan te halen, misschien is gedeelde smart halve smart? Conclusies uit bezoek tante en oom? Mijn oom lijkt meer energie te hebben dan hij in zijn pensionering kwijt kan. Hoe kan je omgaan met extra energie? Tenslotte: "how to make your dreams come true" was een leuk boek, maar ik betwijfel of de methode van doelen zetten die erin beschreven wordt zo ontzettend goed is. Maar wat zou dan beter werken? De positieve boodschap van de "energie survival gids" lijkt in elk geval te zijn dat we technologisch zonder veel problemen kunnen overschakelen op milieuvriendelijke(r) energie. De kunst voorlopig is de mensen te motiveren te veranderen.
Zo... dat is al een verschil, en als ik echt een 'journaal' zou maken (niet op internet, dat zou moeilijk waar èn openbaar correct te houden zijn) zouden er nog meer en misschien interessantere dingen in staan. Misschien dat ik volgende week weer eens gaan 'journallen', maar laat je dat er niet van weerhouden om (als je het nog niet doet) eens als experiment een observaties/gedachten/gevoelens/vragen-"labjournaal" uit te proberen.
woensdag 15 april 2009
De vakgroep (7/7) - de analist
Schijn kan bedriegen. Mijn vader had in zijn laboratorium een groot aantal analisten - sommige van HBO-niveau, de meeste opgeleid op MBO-niveau, die deden de eenvoudigste analyses. Mijn beeld van analisten werd daardoor dat ze doorgaans aardige mensen waren, maar vaak geen erg hoge opleiding hadden en vooral werden ingeschakeld voor routinewerk. Op de universiteit werd ik de eerste tijd ook niet veel wijzer; de meeste analisten hebben niet (zoals wetenschappers!) de gewoonte op te scheppen over hun publicaties, en dringen zich niet op de voorgrond. Ze doen hun werk onopvallend, secuur, en rustig.
Ik was dan ook erg verbaasd toen ik op een dag de post van de vakgroep aan het uitdelen was, en een brief vond geadresseerd aan Dr.... En de achternaam die op envelop stond was niet die van onze professor, van onze docenten of zelfs van één van onze postdocs, maar van een analist! Die analist was dus verder in de wetenschap dan ik!
De moraal van dit verhaal is niet zozeer dat ook ik weleens oogkleppen opheb, maar meer dat universitaire analisten heel andere mensen zijn dan de analisten die op het laboratorium van mijn vader werkten. Op de universiteit zijn de analisten vaak juist de mensen die de boel draaiende houden en krachtig doch subtiel dingen organiseren. Niemand weet zoveel van experimentele technieken af als een doorgewinterde analist, en promovendi doen er doorgaans goed aan om hun eventuele pretenties ten opzichte van analisten te laten varen en heel goed te luisteren naar wat ze te vertellen hebben, dat kan waardevoller zijn dan de instructie van de professor zelf.
En in tegenstelling tot de apotheek hebben universitaire analisten veel meer vrijheid - dat moet ook wel, als je nieuwe dingen aan het doen bent moet je wel zelfstandig kunnen denken, anders houdt je officiële leidinggevende geen tijd meer over.
Nu zijn de meeste analisten niet gepromoveerd - dat hoeft ook niet om goed te zijn in hun vak. Vaak komen ze van het HLO (hogere laboratoriumschool), de HBO-variant van een scheikunde- of biologiestudie. Sommigen krijgen de smaak van onderzoek te pakken en promoveren, en brengen het uiteindelijk zelfs tot universitair docent of hoogleraar (ik ken zowel een UD als een hoogleraar die als analist zijn begonnen, het komt vaker voor dan je zou denken). Maar de meeste analisten blijven gewoon analist - en soms besluiten zelfs gepromoveerde wetenschappers analist te worden inplaats van postdoc! En hoewel dat in mijn familie vreemd zou worden gevonden (mijn vader en twee van zijn drie broers hebben zich omhoog geworsteld tot hoofd van de hierarchie waarin ze zich bevonden) is dat niet een erg rare keus.
Het leven van een wetenschapper, zeker van een beginnend wetenschapper, is, als niet zwaar, dan zeker tijdrovend en stressvol. Je weet doorgaans niet of je over twee jaar je baan nog hebt. Er zijn honderden concurrenten die op je positie azen. 60- of 70-urige werkweken lijken noodzakelijk om ooit het paradijs van het professorschap te bereiken. Als je wetenschap niet ontzettend leuk vindt, brand je door. Mensen die analisten worden en blijven zijn vaak mensen die wetenschap leuk vinden, maar ook andere hobbies hebben. Of een gezin waar ze tijd aan willen besteden. Of een sociaal leven. Als analist heb je meestal een vaste baan. Je kunt parttime werken. Je hoeft niet te stressen (of in elk geval minder) te stressen voor artikel- en conferentiedeadlines omdat je doorgaans alleen helpt met onderzoek, en de AIOs en postdocs met wie je werkt die reputatie veel harder nodig hebben. Je hebt misschien niet de officiële status van een wetenschapper, maar je hebt veel minder stress, en kunt 's avonds de krant lezen, je kinderen knuffelen of andere leuke dingen doen. Nu heb ik niet de illusie dat het leven van een analist een paradijs is, maar ik kan me goed voorstellen dat gepromoveerden ervoor kiezen om analist te worden, en dat veel analisten ervoor kiezen om analist te blijven.
En, hoewel het misschien raar klinkt voor een nogal status-gevoelige instelling als een universiteit, denk ik dat het goed is dat er analisten zijn. Allereerst is het nuttig dat er mensen zijn die zich tot experts ontwikkelen in experimentele technieken - de gemiddelde wetenschapper kan hoogstens acht tot tien jaar experimenten doen voordat hij of zij moet gaan managen en onderzoeksvoorstellen schrijven. Hoewel het een open deur lijkt, zijn er altijd mensen nodig die iets kunnen demonstreren of uitvoeren. Als de gemiddelde professor een experiment zou proberen op te zetten, zou het waarschijnlijk op een ramp uitlopen. Ten tweede spelen analisten (in elk geval op onze vakgroep) een belangrijke rol in het sociale gebeuren; zij zijn vaak de mensen die tijd vrij kunnen maken om vakgroepsfeesten te organiseren of mee te helpen met de organisatie. De meeste wetenschappers lijken daar door deadlines nauwelijks tijd voor te kunnen vrijmaken. Tenslotte zijn analisten vaak de meest wijze mensen in een vakgroep. Vaak hebben ze vele promovendi en postdocs (en soms zelfs professoren) zien komen en gaan. Tussen dravende wetenschappers door slagen analisten er vaak wel in hun hoofd koel te houden en dingen te relativeren, zoals de vuurtorens waar je je op kunt oriënteren als het stormt en het water tot over je oren slaat.
Eigenlijk lijken analisten ergens verdacht veel op het karakter Lu-Tze uit de verhalen van Terry Pratchett - een tenger mannetje met een bezem dat overal kan komen omdat iedere organisatie talloze mannetjes met bezems heeft, maar intussen onopvallend maar handig de geschiedenis in goede banen leidt. De volgende keer als je een persoon onopvallend experimenten ziet doen of klusjes uitvoeren met een vriendelijke glimlach en op een onwetenschappelijk kalme manier, bedenk dan dus dat hoe laag-hierarchisch het gedrag ook mag lijken, schijn bij analisten heel goed kan bedriegen. Houd je ogen en oren dus open - vaak kan je juist van hèn wat leren.
Ik was dan ook erg verbaasd toen ik op een dag de post van de vakgroep aan het uitdelen was, en een brief vond geadresseerd aan Dr.... En de achternaam die op envelop stond was niet die van onze professor, van onze docenten of zelfs van één van onze postdocs, maar van een analist! Die analist was dus verder in de wetenschap dan ik!
De moraal van dit verhaal is niet zozeer dat ook ik weleens oogkleppen opheb, maar meer dat universitaire analisten heel andere mensen zijn dan de analisten die op het laboratorium van mijn vader werkten. Op de universiteit zijn de analisten vaak juist de mensen die de boel draaiende houden en krachtig doch subtiel dingen organiseren. Niemand weet zoveel van experimentele technieken af als een doorgewinterde analist, en promovendi doen er doorgaans goed aan om hun eventuele pretenties ten opzichte van analisten te laten varen en heel goed te luisteren naar wat ze te vertellen hebben, dat kan waardevoller zijn dan de instructie van de professor zelf.
En in tegenstelling tot de apotheek hebben universitaire analisten veel meer vrijheid - dat moet ook wel, als je nieuwe dingen aan het doen bent moet je wel zelfstandig kunnen denken, anders houdt je officiële leidinggevende geen tijd meer over.
Nu zijn de meeste analisten niet gepromoveerd - dat hoeft ook niet om goed te zijn in hun vak. Vaak komen ze van het HLO (hogere laboratoriumschool), de HBO-variant van een scheikunde- of biologiestudie. Sommigen krijgen de smaak van onderzoek te pakken en promoveren, en brengen het uiteindelijk zelfs tot universitair docent of hoogleraar (ik ken zowel een UD als een hoogleraar die als analist zijn begonnen, het komt vaker voor dan je zou denken). Maar de meeste analisten blijven gewoon analist - en soms besluiten zelfs gepromoveerde wetenschappers analist te worden inplaats van postdoc! En hoewel dat in mijn familie vreemd zou worden gevonden (mijn vader en twee van zijn drie broers hebben zich omhoog geworsteld tot hoofd van de hierarchie waarin ze zich bevonden) is dat niet een erg rare keus.
Het leven van een wetenschapper, zeker van een beginnend wetenschapper, is, als niet zwaar, dan zeker tijdrovend en stressvol. Je weet doorgaans niet of je over twee jaar je baan nog hebt. Er zijn honderden concurrenten die op je positie azen. 60- of 70-urige werkweken lijken noodzakelijk om ooit het paradijs van het professorschap te bereiken. Als je wetenschap niet ontzettend leuk vindt, brand je door. Mensen die analisten worden en blijven zijn vaak mensen die wetenschap leuk vinden, maar ook andere hobbies hebben. Of een gezin waar ze tijd aan willen besteden. Of een sociaal leven. Als analist heb je meestal een vaste baan. Je kunt parttime werken. Je hoeft niet te stressen (of in elk geval minder) te stressen voor artikel- en conferentiedeadlines omdat je doorgaans alleen helpt met onderzoek, en de AIOs en postdocs met wie je werkt die reputatie veel harder nodig hebben. Je hebt misschien niet de officiële status van een wetenschapper, maar je hebt veel minder stress, en kunt 's avonds de krant lezen, je kinderen knuffelen of andere leuke dingen doen. Nu heb ik niet de illusie dat het leven van een analist een paradijs is, maar ik kan me goed voorstellen dat gepromoveerden ervoor kiezen om analist te worden, en dat veel analisten ervoor kiezen om analist te blijven.
En, hoewel het misschien raar klinkt voor een nogal status-gevoelige instelling als een universiteit, denk ik dat het goed is dat er analisten zijn. Allereerst is het nuttig dat er mensen zijn die zich tot experts ontwikkelen in experimentele technieken - de gemiddelde wetenschapper kan hoogstens acht tot tien jaar experimenten doen voordat hij of zij moet gaan managen en onderzoeksvoorstellen schrijven. Hoewel het een open deur lijkt, zijn er altijd mensen nodig die iets kunnen demonstreren of uitvoeren. Als de gemiddelde professor een experiment zou proberen op te zetten, zou het waarschijnlijk op een ramp uitlopen. Ten tweede spelen analisten (in elk geval op onze vakgroep) een belangrijke rol in het sociale gebeuren; zij zijn vaak de mensen die tijd vrij kunnen maken om vakgroepsfeesten te organiseren of mee te helpen met de organisatie. De meeste wetenschappers lijken daar door deadlines nauwelijks tijd voor te kunnen vrijmaken. Tenslotte zijn analisten vaak de meest wijze mensen in een vakgroep. Vaak hebben ze vele promovendi en postdocs (en soms zelfs professoren) zien komen en gaan. Tussen dravende wetenschappers door slagen analisten er vaak wel in hun hoofd koel te houden en dingen te relativeren, zoals de vuurtorens waar je je op kunt oriënteren als het stormt en het water tot over je oren slaat.
Eigenlijk lijken analisten ergens verdacht veel op het karakter Lu-Tze uit de verhalen van Terry Pratchett - een tenger mannetje met een bezem dat overal kan komen omdat iedere organisatie talloze mannetjes met bezems heeft, maar intussen onopvallend maar handig de geschiedenis in goede banen leidt. De volgende keer als je een persoon onopvallend experimenten ziet doen of klusjes uitvoeren met een vriendelijke glimlach en op een onwetenschappelijk kalme manier, bedenk dan dus dat hoe laag-hierarchisch het gedrag ook mag lijken, schijn bij analisten heel goed kan bedriegen. Houd je ogen en oren dus open - vaak kan je juist van hèn wat leren.
dinsdag 14 april 2009
De prof met de duizend ideeën
Ik ben een verwoed lezer van het Chemisch2Weekblad, het tijdschrift voor Nederlandse chemici, en wat ik vooral interessant vind zijn de gesprekken met professoren over hun visie, en waarom ze zo goed zijn geworden. Nou is dat vaak nogal opscheppen of voorspelbare dingen zeggen als 'samenwerken, streven naar kwaliteit en hard werken', maar één geval was zó apart dat het me nog steeds bijstaat. Het was van een hoogleraar begin 30 (dat is extreem jong voor een professor) die vertelde hoe het kwam dat hij altijd zulke goede ideeën had.
"Wel," zo vertelde hij, "ik probeer elke dag een paar nieuwe ideeën te bedenken en schrijf die dan in mijn ideeënboek. Als ik dan met mijn huidige onderzoek klaar ben en een nieuw onderzoek wil beginnen, heb ik honderden ideeën om uit te kiezen, en daar zitten altijd wel een paar goede tussen."
Hoewel dit verhaal misschien raar of zelfs opschepperig klinkt, is dit één van de weinige succesformules die echt werkt. Het staat ook bekend als het Pauling-principe.
Linus Pauling (1901-1994) was een van de veelzijdigste wetenschappers ooit. Hij was samen met Albert Einstein de enige 20e-eeuwse wetenschappers die beschouwd worden als deel van het gezelschap 20 grootste wetenschappers aller tijden, is één van de vier wetenschappers die twee Nobelprijzen hebben gewonnen, en de enige die ooit Nobelprijzen heeft gewonnen in verschillende gebieden (scheikunde en de vrede, in zijn geval). Hoewel Einstein beroemder is, was Pauling dus zeker ook niet de minste.
Pauling was zeker niet een "één-idee"-persoon. Hij begon als iemand die molecuulstructuren met behulp van kristalmetingen ophelderde, was een van de eersten die quantummechanica op de structuur van moleculen toepaste, maar heeft later zijn interessegebied verlegd naar biochemie, waar hij tot het team hoorde dat de nu onder biologen beroemde "alfa-helicen en beta-sheets" voorspelde. Pauling had ook bijna de structuur van DNA ontdekt, Watson en Crick waren hem nèt voor.
Pauling was misschien een briljante man, maar hij had ook een goed "geloofspatroon" voor een wetenschapper. Zoals hij zelf zei: "De beste manier om een idee te krijgen is een HELEBOEL ideeën te krijgen, en de slechte weg te gooien" Dat deed hij, maar dat deed de jonge professor dus ook - misschien door Pauling geïnspireerd.
Betekent dat nou dat je alleen maar een schrift hoeft aan te schaffen, elke dag daarin een paar ideeën op te schrijven, en de Nobelprijzen komen in je schoot vallen? Wel, zo eenvoudig is het helaas niet. Ik heb het zelf geprobeerd tijdens mijn eigen promotieonderzoek. Maar omdat ik mijn onderzoeksontwerp meestal saai en onbelangrijk vond voelde mijn brein zo dor en ideeënloos aan als de Sahara, en de paar ideeën die eruitdruppelden waren miezerige cactusjes van ideeën, geen schitterende bloemen voor prijswinnend onderzoek. Om een of andere reden werkt het voor mij wel bij dingen als deze columns - de eerste zes dagen had ik al veel meer goede ideeën dan ik in zes maanden bloggen kon gebruiken! Dus als je iets echt leuk vind, koop een schrift of notitieblok om in te "Paulingen". Er zijn slechtere manieren om beroemd te worden...
"Wel," zo vertelde hij, "ik probeer elke dag een paar nieuwe ideeën te bedenken en schrijf die dan in mijn ideeënboek. Als ik dan met mijn huidige onderzoek klaar ben en een nieuw onderzoek wil beginnen, heb ik honderden ideeën om uit te kiezen, en daar zitten altijd wel een paar goede tussen."
Hoewel dit verhaal misschien raar of zelfs opschepperig klinkt, is dit één van de weinige succesformules die echt werkt. Het staat ook bekend als het Pauling-principe.
Linus Pauling (1901-1994) was een van de veelzijdigste wetenschappers ooit. Hij was samen met Albert Einstein de enige 20e-eeuwse wetenschappers die beschouwd worden als deel van het gezelschap 20 grootste wetenschappers aller tijden, is één van de vier wetenschappers die twee Nobelprijzen hebben gewonnen, en de enige die ooit Nobelprijzen heeft gewonnen in verschillende gebieden (scheikunde en de vrede, in zijn geval). Hoewel Einstein beroemder is, was Pauling dus zeker ook niet de minste.
Pauling was zeker niet een "één-idee"-persoon. Hij begon als iemand die molecuulstructuren met behulp van kristalmetingen ophelderde, was een van de eersten die quantummechanica op de structuur van moleculen toepaste, maar heeft later zijn interessegebied verlegd naar biochemie, waar hij tot het team hoorde dat de nu onder biologen beroemde "alfa-helicen en beta-sheets" voorspelde. Pauling had ook bijna de structuur van DNA ontdekt, Watson en Crick waren hem nèt voor.
Pauling was misschien een briljante man, maar hij had ook een goed "geloofspatroon" voor een wetenschapper. Zoals hij zelf zei: "De beste manier om een idee te krijgen is een HELEBOEL ideeën te krijgen, en de slechte weg te gooien" Dat deed hij, maar dat deed de jonge professor dus ook - misschien door Pauling geïnspireerd.
Betekent dat nou dat je alleen maar een schrift hoeft aan te schaffen, elke dag daarin een paar ideeën op te schrijven, en de Nobelprijzen komen in je schoot vallen? Wel, zo eenvoudig is het helaas niet. Ik heb het zelf geprobeerd tijdens mijn eigen promotieonderzoek. Maar omdat ik mijn onderzoeksontwerp meestal saai en onbelangrijk vond voelde mijn brein zo dor en ideeënloos aan als de Sahara, en de paar ideeën die eruitdruppelden waren miezerige cactusjes van ideeën, geen schitterende bloemen voor prijswinnend onderzoek. Om een of andere reden werkt het voor mij wel bij dingen als deze columns - de eerste zes dagen had ik al veel meer goede ideeën dan ik in zes maanden bloggen kon gebruiken! Dus als je iets echt leuk vind, koop een schrift of notitieblok om in te "Paulingen". Er zijn slechtere manieren om beroemd te worden...
maandag 13 april 2009
De wetenschap van het paastoetje
Gisteren, op paasavond, heb ik een nieuw recept uitgeprobeerd dat ik van een Chinese collega gekregen had. Het was eenvoudig: je mengt een kwart liter slagroom met een kwart liter melk, verhit het mengsel tot het kookt, voegt suiker naar smaak toe. Dan laat je het afkoelen, voeg je 5 eierdooiers toe, en stopt het 10 tot 15 minuten in de oven op 240 graden Celsius; het produkt is een soort crème brulée.
Ongeduldig als ik echter was vond ik het zonde de vloeistof langzaam te laten afkoelen voor hij toch weer heet moest worden in de oven, en voegde dus aan de kokende vloeistof gelijk de eierdooiers toe, met als plan het geheel daarna gewoon in de oven te schuiven. Tot mijn schaamte had ik echter een elementair feit over het hoofd gezien: als je een ei kookt, wordt het ook hard. In tegenstelling tot normale stoffen, die bij hogere temperatuur van vast vloeibaar worden (denk aan ijs, boter, en metalen) wordt eiwit van 'vloeibaar' vast. En eigeel dus ook. Binnen tien seconden was mijn mooie melkmengsel gevuld met draden vast geel eiwit. Ik moest het eruit zeven en een nieuwe lading eieren aanbreken terwijl ik het mengsel alsnog liet afkoelen.
Waarom wordt eiwit eigenlijk vast als je het gaat verhitten? Het lijkt onlogisch. Als moleculen warmer worden, gaan ze juist vrijer bewegen, en worden ze vloeistoffen of gassen, niet vast. Waarom werken eiwitten niet zo? Dat komt omdat eiwitten geen simpele moleculen zijn, maar grote slierten.
Een gemiddeld eiwit in een ei of een mens is eigenlijk een sliert die keurig opgevouwen is. De buitenkant bevat atomen en atoomgroepen die zich omringen met een waterlaagje, de binnenkant bevat atoomgroepen die zich aangetrokken voelen tot andere waterafstotende eiwitgroepen. Dat een eiwit wateraantrekkende en waterafstotende groepen combineert is eigenlijk heel handig. de buitenkant heeft daardoor altijd een beschermend waterlaagje, dus als eiwitten op elkaar botsen, botsen hun 'waterhuiden' op elkaar, daardoor komen de eiwitten niet vast aan elkaar te zitten en blijven ze vrij bewegen door je lichaam. Als echter door toeval of een botsing een eiwit even per ongeluk opengaat, stoot de binnenkant binnendringende watermoleculen af, waardoor het eiwit zich weer snel sluit tot het weer de goede vorm krijgt, net zoals een baby die zijn spruitjes uitspuugt.
Als je eiwitten gaat verhitten, gaat het echter mis met dit elegante mechanisme. Als discogangers die teveel koffie en Red Bull gedronken hebben gaan de eiwitten sidderen en kronkelen, zich in alle bochten wringen en zich zelfs gedeeltelijk ontvouwen, zich daarbij steeds minder aantrekkend van die vervelende watermoleculen die nu tegen het binnenkant-deel aankomen. Ze kunnen gewoon niet stoppen! Maar dan komt ineens de "binnenkant" van één eiwit tegen de binnenkant van een ander eiwit aan, en bindt zo sterk dat de twee eiwitten ineens aan elkaar vastzitten. En omdat allebei de eiwitten nu een rare, halfopen structuur hebben kunnen andere eiwitten daar ook gemakkelijker aan kleven. In plaats van losse eiwitmoleculen heb je dan dus ineens een enorme eiwitkluwen die zich gedraagt als een mega-eiwitvlok en dus vast wordt. Het is net als met rolletjes plakband. Je kunt ze als ze opgerold zijn keurig opstapelen zonder problemen, maar als je ze allemaal ontrolt en door je kamer heen gooit gaan ze overal aan plakken - ook aan elkaar!
Dit openvouwen en stollen van eiwitten, ook "denatureren" genoemd, verklaart een heleboel dingen. Bijvoorbeeld waarom huid beschadigd wordt door hitte, en waarom mensen koorts krijgen van maximaal 42-43 graden Celsius (als we heter zouden worden zouden onze eiwitten beginnen te stollen en zouden we doodgaan) en waarom ook vogels en andere zoogdieren geen lichaamstemperaturen hebben die boven de 42-43 graden komen. Het verklaart ook waarom geconcentreerde eiwitoplossingen die als geneesmiddel worden ingespoten soms nare effecten kunnen hebben als ze niet goed bewaard worden (daar heb ik eens een wetenschapper over geinterviewd, als je geïnteresseerd bent in het hele verhaal, kijk dan hier).
Hoe maak je dan wel de crème brulée? Wel, er zijn methoden die wel goed werken (zie bijvoorbeeld hier), en die gaan inderdaad ervan uit dat je het eigeel niet al te snel verwarmt, de eiwitten moeten de kans krijgen zich door de hele oplossing te verspreiden voordat ze zich door verhitting openen en dan als kleverige rolletjes plakband de hele brulée gaan binden inplaats van alleen elkaar. Voor mij is de meest waardevolle les dat ik iets minder eigenwijs moet zijn bij het opvolgen van recepten, hoewel ... soms is eigenwijsheid de beste manier om een onvergetelijke scheikundeles te krijgen!
Ongeduldig als ik echter was vond ik het zonde de vloeistof langzaam te laten afkoelen voor hij toch weer heet moest worden in de oven, en voegde dus aan de kokende vloeistof gelijk de eierdooiers toe, met als plan het geheel daarna gewoon in de oven te schuiven. Tot mijn schaamte had ik echter een elementair feit over het hoofd gezien: als je een ei kookt, wordt het ook hard. In tegenstelling tot normale stoffen, die bij hogere temperatuur van vast vloeibaar worden (denk aan ijs, boter, en metalen) wordt eiwit van 'vloeibaar' vast. En eigeel dus ook. Binnen tien seconden was mijn mooie melkmengsel gevuld met draden vast geel eiwit. Ik moest het eruit zeven en een nieuwe lading eieren aanbreken terwijl ik het mengsel alsnog liet afkoelen.
Waarom wordt eiwit eigenlijk vast als je het gaat verhitten? Het lijkt onlogisch. Als moleculen warmer worden, gaan ze juist vrijer bewegen, en worden ze vloeistoffen of gassen, niet vast. Waarom werken eiwitten niet zo? Dat komt omdat eiwitten geen simpele moleculen zijn, maar grote slierten.
Een gemiddeld eiwit in een ei of een mens is eigenlijk een sliert die keurig opgevouwen is. De buitenkant bevat atomen en atoomgroepen die zich omringen met een waterlaagje, de binnenkant bevat atoomgroepen die zich aangetrokken voelen tot andere waterafstotende eiwitgroepen. Dat een eiwit wateraantrekkende en waterafstotende groepen combineert is eigenlijk heel handig. de buitenkant heeft daardoor altijd een beschermend waterlaagje, dus als eiwitten op elkaar botsen, botsen hun 'waterhuiden' op elkaar, daardoor komen de eiwitten niet vast aan elkaar te zitten en blijven ze vrij bewegen door je lichaam. Als echter door toeval of een botsing een eiwit even per ongeluk opengaat, stoot de binnenkant binnendringende watermoleculen af, waardoor het eiwit zich weer snel sluit tot het weer de goede vorm krijgt, net zoals een baby die zijn spruitjes uitspuugt.
Als je eiwitten gaat verhitten, gaat het echter mis met dit elegante mechanisme. Als discogangers die teveel koffie en Red Bull gedronken hebben gaan de eiwitten sidderen en kronkelen, zich in alle bochten wringen en zich zelfs gedeeltelijk ontvouwen, zich daarbij steeds minder aantrekkend van die vervelende watermoleculen die nu tegen het binnenkant-deel aankomen. Ze kunnen gewoon niet stoppen! Maar dan komt ineens de "binnenkant" van één eiwit tegen de binnenkant van een ander eiwit aan, en bindt zo sterk dat de twee eiwitten ineens aan elkaar vastzitten. En omdat allebei de eiwitten nu een rare, halfopen structuur hebben kunnen andere eiwitten daar ook gemakkelijker aan kleven. In plaats van losse eiwitmoleculen heb je dan dus ineens een enorme eiwitkluwen die zich gedraagt als een mega-eiwitvlok en dus vast wordt. Het is net als met rolletjes plakband. Je kunt ze als ze opgerold zijn keurig opstapelen zonder problemen, maar als je ze allemaal ontrolt en door je kamer heen gooit gaan ze overal aan plakken - ook aan elkaar!
Dit openvouwen en stollen van eiwitten, ook "denatureren" genoemd, verklaart een heleboel dingen. Bijvoorbeeld waarom huid beschadigd wordt door hitte, en waarom mensen koorts krijgen van maximaal 42-43 graden Celsius (als we heter zouden worden zouden onze eiwitten beginnen te stollen en zouden we doodgaan) en waarom ook vogels en andere zoogdieren geen lichaamstemperaturen hebben die boven de 42-43 graden komen. Het verklaart ook waarom geconcentreerde eiwitoplossingen die als geneesmiddel worden ingespoten soms nare effecten kunnen hebben als ze niet goed bewaard worden (daar heb ik eens een wetenschapper over geinterviewd, als je geïnteresseerd bent in het hele verhaal, kijk dan hier).
Hoe maak je dan wel de crème brulée? Wel, er zijn methoden die wel goed werken (zie bijvoorbeeld hier), en die gaan inderdaad ervan uit dat je het eigeel niet al te snel verwarmt, de eiwitten moeten de kans krijgen zich door de hele oplossing te verspreiden voordat ze zich door verhitting openen en dan als kleverige rolletjes plakband de hele brulée gaan binden inplaats van alleen elkaar. Voor mij is de meest waardevolle les dat ik iets minder eigenwijs moet zijn bij het opvolgen van recepten, hoewel ... soms is eigenwijsheid de beste manier om een onvergetelijke scheikundeles te krijgen!
zondag 12 april 2009
EWL zondag 12 april 2009 - in memoriam J. Schelling-Faber
Vorige zondag vertelde ik over mijn tante Jopie, die met kapotte hartkleppen onder de zuurstof lag. Zondag was ze nog bij haar positieven, hoewel snel vermoeid. Woensdag moest ze onder de morfine om de pijn te stillen, en was ze niet aanspreekbaar meer, behalve soms als iemand kwam leek ze even wakker te worden. Eergisteravond werd ik gebeld door mijn moeder. Eerder die dag, op Goede Vrijdag, was tante Jopie om half vijf 's middags overleden.
Ik vond het raar dat ik toen niet huilde. Maar ik was als het ware in de verkeerde "groef" aan het denken. Ik ben opgeleid tot geneesmiddel-chemicus, en heb vele uren avondgewandeld met mijn vader terwijl hij over geneeskunde en medicijnen sprak. Ik had zondag al gevraagd of er morfine nodig was, wist precies wat er zou gebeuren met kapotte hartkleppen en een onvoldoende zuurstofaanvoor; cellen zouden wegens het zuurstofgebrek cel-zelfmoord, apoptose, plegen, het systeem zou langzaam in elkaar storten. Het menselijk lichaam in zo'n situatie lijkt op een tempeldak gesteund door vele zuilen. Als een zuil instort, kan het dak blijven staan - maar de andere zuilen worden zwaarder belast. De tweede zuil stort sneller in. De derde nòg sneller. De vierde nog weer sneller, en daarna vallen de vijfde, zesde, zevende en achtste in recordtempo om, en het dak komt omlaag. Weg tempel. De dood van tante Jopie was iets dat ik had voorzien als logische consequentie van haar situatie zondag. Het was alsof een wetenschappelijke hypothese bevestigd was. 87 jaar, suikerziek, eerdere hartproblemen, heup een half jaar geleden gebroken - het was een soort modelvoorbeeld van een bejaarde waarbij het lot al een half jaar geleden bij de gebroken heup bezegeld was.
Misschien is iets niet zo emotioneel als je het verwacht. En experimenten hebben aangetoond dat analytisch denken emotionaliteit vermindert. Het is pas nu, nu de details van de begrafenis zijn doorgegeven, en de situatie van de familie, dat ik tante Jopie weer begin te herinneren, niet als een statistiek in de bejaarde sterfgevallen, maar als mens. Dat ze op haar 82e een computer kocht om te kunnen e-mailen met haar kleindochter. Dat ze ondanks haar hoge leeftijd en steeds slechter wordende ogen theologie ging bestuderen, en tot ze haar heup brak Hebreeuws probeerde te leren. Over de fitness waar ze heen ging, en haar "vriendje", een elegante 'jonge man' van 82, die haar regelmatig verwende door vis mee te brengen. Dat ze soms wegens haar maculadegeneratie als een soort mafioso met een enorme zonnebril op in haar woonkamer zat. Dat ze elke dag minstens een uur met haar zus belde om het cryptogram in de krant te bespreken. Dat ze op het eind zo slecht kon zien dat ze een blik mandarijntjes in de soep gooide die ze haar familie voorzette. Maar ook dat ze altijd blij was me te zien, en zowel over vroeger als over nu wilde praten. Tante Jopie was misschien de meest postieve oude vrouw die ik ooit gekend heb. Zulke mensen leven altijd te kort, hoewel wijze mensen zeggen dat je altijd moet weggaan als het feest nog leuk is, en niet tot verveling van de gastheer/vrouw tot het laatst mogelijke moment moet blijven hangen. Haar dood was wetenschappelijk gezien onvermijdelijk. En ik bezocht haar ook niet zo vaak, misschien twee keer per jaar. Maar toch... ik zal haar missen.
Ik vond het raar dat ik toen niet huilde. Maar ik was als het ware in de verkeerde "groef" aan het denken. Ik ben opgeleid tot geneesmiddel-chemicus, en heb vele uren avondgewandeld met mijn vader terwijl hij over geneeskunde en medicijnen sprak. Ik had zondag al gevraagd of er morfine nodig was, wist precies wat er zou gebeuren met kapotte hartkleppen en een onvoldoende zuurstofaanvoor; cellen zouden wegens het zuurstofgebrek cel-zelfmoord, apoptose, plegen, het systeem zou langzaam in elkaar storten. Het menselijk lichaam in zo'n situatie lijkt op een tempeldak gesteund door vele zuilen. Als een zuil instort, kan het dak blijven staan - maar de andere zuilen worden zwaarder belast. De tweede zuil stort sneller in. De derde nòg sneller. De vierde nog weer sneller, en daarna vallen de vijfde, zesde, zevende en achtste in recordtempo om, en het dak komt omlaag. Weg tempel. De dood van tante Jopie was iets dat ik had voorzien als logische consequentie van haar situatie zondag. Het was alsof een wetenschappelijke hypothese bevestigd was. 87 jaar, suikerziek, eerdere hartproblemen, heup een half jaar geleden gebroken - het was een soort modelvoorbeeld van een bejaarde waarbij het lot al een half jaar geleden bij de gebroken heup bezegeld was.
Misschien is iets niet zo emotioneel als je het verwacht. En experimenten hebben aangetoond dat analytisch denken emotionaliteit vermindert. Het is pas nu, nu de details van de begrafenis zijn doorgegeven, en de situatie van de familie, dat ik tante Jopie weer begin te herinneren, niet als een statistiek in de bejaarde sterfgevallen, maar als mens. Dat ze op haar 82e een computer kocht om te kunnen e-mailen met haar kleindochter. Dat ze ondanks haar hoge leeftijd en steeds slechter wordende ogen theologie ging bestuderen, en tot ze haar heup brak Hebreeuws probeerde te leren. Over de fitness waar ze heen ging, en haar "vriendje", een elegante 'jonge man' van 82, die haar regelmatig verwende door vis mee te brengen. Dat ze soms wegens haar maculadegeneratie als een soort mafioso met een enorme zonnebril op in haar woonkamer zat. Dat ze elke dag minstens een uur met haar zus belde om het cryptogram in de krant te bespreken. Dat ze op het eind zo slecht kon zien dat ze een blik mandarijntjes in de soep gooide die ze haar familie voorzette. Maar ook dat ze altijd blij was me te zien, en zowel over vroeger als over nu wilde praten. Tante Jopie was misschien de meest postieve oude vrouw die ik ooit gekend heb. Zulke mensen leven altijd te kort, hoewel wijze mensen zeggen dat je altijd moet weggaan als het feest nog leuk is, en niet tot verveling van de gastheer/vrouw tot het laatst mogelijke moment moet blijven hangen. Haar dood was wetenschappelijk gezien onvermijdelijk. En ik bezocht haar ook niet zo vaak, misschien twee keer per jaar. Maar toch... ik zal haar missen.
zaterdag 11 april 2009
De vakgroep (6/7) - de student
De klant is koning, zo wordt veel beginnende winkelbedienden voorgehouden. En ondanks de uitgebreide bespreking van de academische hierarchie in de voorgaande afleveringen van "de vakgroep", moeten we niet vergeten dat de basis van de hele academische wereld de student is. Zonder studenten geen universiteit.
Toch moet je als je gaat studeren niet verwachten dat de deuren voor je openzwaaien en de hoogleraren je diep buigend binnenleiden, als meest vereerde financiers (al zouden ze het misschien wel moeten doen!) Dat heeft verschillende redenen. Één daarvan is dat de universiteiten slechts een klein deel van hun inkomen uit collegegeld halen, het meeste geld krijgen ze van de overheid (Amerikaanse universiteiten, die vaak geen of minder overheidssteun krijgen, vragen al snel 30,000 dollar per jaar, 10x zoveel als hier). De professoren zullen dus niet buigen voor de studenten, maar vooral voor de ambtenaren van het ministerie van onderwijs.
De tweede reden voor het "niet koning zijn" is dat veranderen van universiteit zo lastig is dat als de student eenmaal voor een universiteit heeft gekozen, verandering zoveel administratieve rompslomp en het vinden van een nieuwe woning met zich meebrengt dat bijna geen enkele student zal weglopen naar de concurrentie als het onderwijs matig is. De kwaliteitsverschillen tussen Nederlandse universiteiten zijn bovendien vaak zo klein dat dat ook niet de moeite waard is.Tenslotte zijn de studenten helemaal niet gewend als "klanten" behandeld te worden - op de middelbare school waren ze ook niet de klanten, maar waren hun ouders het; en veel studenten beschouwen de universiteit dan ook als een soort school waar ze doorheen moeten.
De eerste jaren IS de universiteit ook een soort middelbare school. Je hebt weliswaar minder les, en vaak meer practicum, en je woont hopelijk op kamers, maar het onderwijs is basaal schools. Je hebt proefwerken ("tentamens") volgt lessen (colleges en werkcolleges), doet practicum en schrijft verslagen. Het is pas in de laatste twee jaar van de studie dat je als student een klein hapje echte wetenschap voor je neus krijgt, en dat is in de vakgroep.
In onze vakgroep (farmacochemie, Universiteit Leiden) lopen er altijd wel een paar studenten rond. Maar als klanten of koningen gedragen ze zich doorgaans niet. Daar schrikken ze teveel voor.
Op de middelbare school en de eerste studiejaren worden studenten meestal op een klassieke manier opgeleid: de docent bepaalt wat de lesstof is, en zelfs bij een practicum hoef je meestal niet meer te doen dan het "kookboek" te volgen. Je hoeft geen beslissingen te nemen en niet na te denken. Als een student op een vakgroep komt is onze boodschap als stagebegeleiders echter meestal: "Dit is het probleem. Ga het maar oplossen." Nu zijn wij stagebegeleiders daar ook niet altijd van nature handig in (mijn eerste student werd bijna gek toen ik de eerste weken bijna iedere dag een andere aanpak aanbeval, ik moest het ook leren), maar de essentie is dat je in het diepe wordt gegooid; je hebt vaak nog niet de vaardigheden die nodig zijn het probleem op te lossen, en met zelf veel lezen, experimenteren, en hulp van je begeleider moet je het maar uitzoeken. Je eerste echte onderzoeksstage is vaak een jungle met maar heel weinig wegwijzers. Het is wonderbaarlijk dat zoveel studenten hem overleven. En je loopt het risico dat je begeleider afwezig is of alleen computerspelletjes zit te spelen, je alleen hersendodende routineklusjes moet doen, of dat je na 6 maanden nog niets geproduceerd hebt.
Maar toch kan die onderzoekstijd de leukste tijd van je studie zijn. Koffiepauzes met de vakgroep, soms labuitjes. Zien hoe wetenschap nou echt werkt. Elke dag kunnen praten met actieve wetenschappers en hun verhalen over onderzoek en soms hun persoonlijke leven horen. Persoonlijke begeleiding, iets dat veel studenten nog nooit gehad hebben. En na afloop heb je vaak iets gedaan dat nog nooit iemand gedaan heeft.
In de vakgroep is een student vaak een soort mini-promovendus: hij of zij heeft wel wat zelfstandigheid in het onderzoek, en wordt ook serieus genomen, want na een maand of drie weet de student meer van zijn onderzoeksonderwerp af dan zelfs de professor weet! Vier maanden of een half jaar zijn helaas bijna nooit genoeg om een artikel te kunnen schrijven, dus dat genoegen treedt meestal pas op als de student promovendus wordt, maar een stage is een uitstekende manier om te ontdekken hoe wetenschap eigenlijk werkt, en of je het leuk vindt. En je zou de eerste student niet zijn die door je professor "gescout" wordt voor een promotieplaats... De student in de vakgroep is geen koning, maar ook (meestal!) zeker geen slaaf. Het is een stage, een verleggen van je grenzen, en vaak de eerste kans die je hebt om zelf een project op te zetten waarin je je eigen ideeën kwijt kan. Het zou natuurlijk leuker zijn als de professor voor je zou buigen. Maar zelfs zonder dat kan een periode als stage-student zeker de moeite waard zijn.
Toch moet je als je gaat studeren niet verwachten dat de deuren voor je openzwaaien en de hoogleraren je diep buigend binnenleiden, als meest vereerde financiers (al zouden ze het misschien wel moeten doen!) Dat heeft verschillende redenen. Één daarvan is dat de universiteiten slechts een klein deel van hun inkomen uit collegegeld halen, het meeste geld krijgen ze van de overheid (Amerikaanse universiteiten, die vaak geen of minder overheidssteun krijgen, vragen al snel 30,000 dollar per jaar, 10x zoveel als hier). De professoren zullen dus niet buigen voor de studenten, maar vooral voor de ambtenaren van het ministerie van onderwijs.
De tweede reden voor het "niet koning zijn" is dat veranderen van universiteit zo lastig is dat als de student eenmaal voor een universiteit heeft gekozen, verandering zoveel administratieve rompslomp en het vinden van een nieuwe woning met zich meebrengt dat bijna geen enkele student zal weglopen naar de concurrentie als het onderwijs matig is. De kwaliteitsverschillen tussen Nederlandse universiteiten zijn bovendien vaak zo klein dat dat ook niet de moeite waard is.
De eerste jaren IS de universiteit ook een soort middelbare school. Je hebt weliswaar minder les, en vaak meer practicum, en je woont hopelijk op kamers, maar het onderwijs is basaal schools. Je hebt proefwerken ("tentamens") volgt lessen (colleges en werkcolleges), doet practicum en schrijft verslagen. Het is pas in de laatste twee jaar van de studie dat je als student een klein hapje echte wetenschap voor je neus krijgt, en dat is in de vakgroep.
In onze vakgroep (farmacochemie, Universiteit Leiden) lopen er altijd wel een paar studenten rond. Maar als klanten of koningen gedragen ze zich doorgaans niet. Daar schrikken ze teveel voor.
Op de middelbare school en de eerste studiejaren worden studenten meestal op een klassieke manier opgeleid: de docent bepaalt wat de lesstof is, en zelfs bij een practicum hoef je meestal niet meer te doen dan het "kookboek" te volgen. Je hoeft geen beslissingen te nemen en niet na te denken. Als een student op een vakgroep komt is onze boodschap als stagebegeleiders echter meestal: "Dit is het probleem. Ga het maar oplossen." Nu zijn wij stagebegeleiders daar ook niet altijd van nature handig in (mijn eerste student werd bijna gek toen ik de eerste weken bijna iedere dag een andere aanpak aanbeval, ik moest het ook leren), maar de essentie is dat je in het diepe wordt gegooid; je hebt vaak nog niet de vaardigheden die nodig zijn het probleem op te lossen, en met zelf veel lezen, experimenteren, en hulp van je begeleider moet je het maar uitzoeken. Je eerste echte onderzoeksstage is vaak een jungle met maar heel weinig wegwijzers. Het is wonderbaarlijk dat zoveel studenten hem overleven. En je loopt het risico dat je begeleider afwezig is of alleen computerspelletjes zit te spelen, je alleen hersendodende routineklusjes moet doen, of dat je na 6 maanden nog niets geproduceerd hebt.
Maar toch kan die onderzoekstijd de leukste tijd van je studie zijn. Koffiepauzes met de vakgroep, soms labuitjes. Zien hoe wetenschap nou echt werkt. Elke dag kunnen praten met actieve wetenschappers en hun verhalen over onderzoek en soms hun persoonlijke leven horen. Persoonlijke begeleiding, iets dat veel studenten nog nooit gehad hebben. En na afloop heb je vaak iets gedaan dat nog nooit iemand gedaan heeft.
In de vakgroep is een student vaak een soort mini-promovendus: hij of zij heeft wel wat zelfstandigheid in het onderzoek, en wordt ook serieus genomen, want na een maand of drie weet de student meer van zijn onderzoeksonderwerp af dan zelfs de professor weet! Vier maanden of een half jaar zijn helaas bijna nooit genoeg om een artikel te kunnen schrijven, dus dat genoegen treedt meestal pas op als de student promovendus wordt, maar een stage is een uitstekende manier om te ontdekken hoe wetenschap eigenlijk werkt, en of je het leuk vindt. En je zou de eerste student niet zijn die door je professor "gescout" wordt voor een promotieplaats... De student in de vakgroep is geen koning, maar ook (meestal!) zeker geen slaaf. Het is een stage, een verleggen van je grenzen, en vaak de eerste kans die je hebt om zelf een project op te zetten waarin je je eigen ideeën kwijt kan. Het zou natuurlijk leuker zijn als de professor voor je zou buigen. Maar zelfs zonder dat kan een periode als stage-student zeker de moeite waard zijn.
vrijdag 10 april 2009
Magische woorden
Toen ik eindexamen deed vond ik het leuk op de dagen dat ik thuis aan het leren was een middagpauze in te lassen en van half één tot vijf over éen naar de Smurfen te kijken. De aartsvijand van de Smurfen was de boze tovenaar Gargamel, die hen met alchemistische brouwsels en toverspreuken probeerde te vangen om ze op te eten of in goud te veranderen. Eén van die spreuken herinner ik me nog, als Gargamel op de dag van de volle maan zijn machtigste toverboek wilde openen:
“O Groot Toverboek
Geheimen op ieder vel
Luister naar wat ik zoek
Ontwaak voor Gargamel!”
Over het algemeen hadden deze goedbedoelde (of beter gezegd: slechtbedoelde) pogingen geen productief resultaat voor de schlemielige tovenaar – ze eindigden steevast in een ontsnapping van de Smurfen en een slapstickachtige verdwijning van Gargamel waarin zijn ketel in zijn gezicht ontplofte, hij in de slotgracht viel, of tot ver over de horizon achternagezeten werd door een woedende reus.
Natuurlijk geloven verstandige mensen tegenwoordig niet meer dat woorden toverkracht hebben die de wereld kan veranderen. Een boek opent zich niet als je een formule uitspreekt, als je iemand een ongeluk toewenst betekent dat nog niet dat hij dat ook zal krijgen, evenmin als voor geluk of succes. De macht van woorden lijkt vooral iets voor bijgelovige mensen, zoals het verschijnsel dat Japanse appartementencomplexen vaak geen nummer 4 hebben omdat het woord voor 4, “shi”, ook 'dood' betekent.
Maar die verstandige mensen hebben het in één opzicht mis: woorden hebben geen effect op levenloze voorwerpen zoals ramen, meteorieten of boeken, maar wèl op mensen. En op mensen kan de uitwerking van woorden bijna magisch zijn.
Geloof je me niet? Ga dan eens naar een klasgenoot toe en zeg dat morgen een vrije dag is wegens een staking van de leraren. Of vertel haar dat haar moeder onder een auto is gekomen en in het ziekenhuis ligt. Of zeg haar dat ze ontzettend lelijk is. Of vertel haar juist dat je haar heel erg leuk vindt. Geen van die dingen hoeven waar te zijn, maar als je het overtuigend genoeg zegt zul je zien dat die klasgenoot door de juiste woorden in ongeveer elke emotionele bocht kan worden gewrongen die je je voor kunt stellen. Het is natuurlijk niet ethisch om op iemand te proberen, maar je kunt waarschijnlijk voorstellen hoe je zèlf op zulke boodschappen zou reageren.
Woorden en taal zijn eigenlijk ons “zesde zintuig” – dingen die normaal een emotionele indruk op ons maken als we ze direct kunnen zien, voelen, horen, ruiken of proeven kunnen een soortgelijke indruk op ons maken (alleen wat zwakker) als we ze in woorden horen. Dat is ontzettend nuttig. Als je hoort dat tante Agaat je morgen komt opzoeken kun je al voorbereidingen treffen, zelfs al zie je haar nog niet je oprit oplopen. Een mijnenontmantelaar hoeft alleen maar van zijn instructeur te horen dat het doorknippen van de rode draad ervoor zorgt dat de bom ontploft – hij hoeft niet zelf de bom te laten ontploffen om dat te leren. Woorden zorgen dat we een soort “kleine gebeurtenis in ons hoofd” meemaken. Dat hoeft natuurlijk niet altijd leuk te zijn, ik vond het altijd vreselijk als mijn collega's het hadden over hoe tongpiercings gemaakt worden en verliet bij zulke onderwerpen de koffiekamer om niet misselijk te worden.
Nu zijn de reacties op woorden niet bij alle mensen even sterk. Soms hangt dat van het onderwerp af (vegetariërs reageren vaak feller op dierenleed dan zeehondenknuppelaars), soms ook van de persoon. Er zijn mensen met zó weinig fantasie dat je in tranen kan vertellen over de weesjongen die op de stoep voor het armenhuis was doodgevroren, of enthousiast bent over de pracht van een gouden tempel die je in de Zuidamerikaanse jungle hebt ontdekt, maar bij wie woorden geen impact maken als ze zelf niet de foto's zien, de film bekijken, of de rode draad doorknippen. Maar de meeste mensen hebben wel enige gevoeligheid. Als je mensen kruiswoordraadsels laat oplossen met woorden als “oud”, “grijs”, “bejaardentehuis” en “kunstgebit” lopen ze langzamer naar de lift, als je ze een lijst met eigenschappen van geniën laat opschrijven doen ze het beter op een examen. Vooral verkopers en versierders gebruiken het begrip dat het horen van woorden de bijpassende emoties oproept om hun klanten/dates in een goede stemming te brengen. Bijvoorbeeld: “Stel je voor dat je in Hawaii op het strand ligt. Het zand is warm en zacht, de hemel is wolkeloos, en om je heen is het geruis van de palmbomen”. Het brengt die persoon tenminste een beetje in de stemming, en is veel goedkoper en sneller dan een vliegticket (zonder de bijkomende nadelen van acht uur ingepropt in een vliegtuig zitten en bij aankomst ontdekken dat je hotelkamer al bezet is door kakkerlakken).
Dus hoe sceptisch je als verstandig mens ook moet staan tegen toverspreuken, onthoud dat zelfs voor niet-Gargamels woorden magische effecten kunnen hebben. Dus als je iemand een liefdesbrief ziet schrijven, besef dan dat hij of zij bezig is met zijn eigen toverspreuken. En dan maar hopen dat 'ie door de kracht van zijn toverwoorden niet in de slotgracht belandt.
***met dank aan Nelleke van Toastmasters voor haar schitterende speech over Rasti Rostelli en zijn 'woordenkracht' die de inspiratie was van deze column***
donderdag 9 april 2009
Hoe krijg je koolstof weer terug in de grond?
Een tijdje geleden schreef ik erover dat klimaatverandering erg gevaarlijk is, en dat we er iets tegen zouden moeten doen. Maar wat?
Basaal zijn er twee mogelijkheden die het overwegen waard zijn. De eerste is minder CO2 uitstoten. De tweede is CO2 opvangen. Hoewel de CO2-uitstoot waarschijnlijk flink verminderd kan worden (bijvoorbeeld door huizen beter te isoleren, en efficiëntere technologie te ontwikkelen), zullen we in elk geval ook moeten gaan werken aan de CO2-opslag. Waarom? Wel, zelfs als we 90% minder CO2 produceren komt er nog steeds CO2 bij, dat vroeg of laat voor grote ellende zal zorgen.
Dus: hoe krijg je CO2 uit de atmosfeer?
Een van mijn vroegere studenten, Guoxiang Liu, doet tegenwoordig promotieonderzoek in de VS, en zijn promotor heeft het antwoord: pomp de CO2 (bijvoorbeeld die geproduceerd door fabrieken) onder druk in een verlaten kolenmijn. CO2 zit dan in de kolenmijn en is uit de atmosfeer (zie zijn artikel hier). Op zich natuurlijk een nette oplossing, totdat de kolenmijnen vol zijn, en het CO2 er weer uit gaat lekken, net zoals een ballon langzaam de lucht verliest als je hem lang genoeg laat liggen. Wel is het zo dat de CO2 dan een tijdje uit de lucht is, wat voor de korte termijn wel kan helpen.
CO2-opslag klinkt leuk en werkzaam, en er wordt ook veel geld aan het onderzoek ernaar uitgegeven. Maar als je een beetje scheikunde gehad hebt, begrijp je misschien waarom het niet een erg slim idee is. Weet je waarom er zo weinig auto's zijn die op waterstofgas rijden, inplaats van op benzine? Niet wegens het explosiegevaar, maar simpelweg omdat gas zo'n lage dichtheid heeft dat de opslag ervan ontzettend inefficiënt is. Een liter lucht heeft een massa van slechts 1.2 gram, dus in een gebouw ter grootte van (zeg) een middelbare school van 20x10x40 meter kun je slechts 9,6 ton CO2 opslaan. Dat klinkt veel, maar als je van het CO2 een vaste stof zou maken zou je 16800 ton CO2 kunnen opslaan in hetzelfde gebouw (even aannemend dat CO2 dezelfde dichtheid zou hebben als grafiet). Dat is 1750 keer zoveel! Waterstofauto's zouden dus òf tanks moeten hebben die onder zeer hoge druk staan, òf slechts een kilometer kunnen rijden op een volle tank. Dat het mogelijk is op waterstof te rijden laten de waterstofbussen zien, maar voorlopig kunnen die nog niet concurreren met het veel "gemakkelijkere" benzine.
Het tweede voordeel van het opslaan van vaste stoffen is dat ze niet de neiging hebben te ontsnappen, zoals gassen als CO2 doen en zelfs vloeistoffen de neiging hebben te doen. Zet een stuk baksteen midden in je kamer, weeg hem, en zet er een glas water naast, weeg dat ook. Na twee weken, weeg ze allebei weer. De baksteen is nog even zwaar, het glas water is veel lichter omdat al het water verdampt is! Als je CO2 dus wilt opslaan, moet je het niet in gasvorm houden, en zelfs niet als vloeistof. Het moet vast worden.
Hoe zorg je dat een stof vast wordt? Wel, dat kun je fysisch of chemisch doen. Fysisch: pers het samen en/of koel het af. Maar zowel samenpersing als koeling kosten veel energie, CO2 zal gewoon een gas blijven tenzij je het zo diep onder de grond stopt dat het vast wordt. Dat is vast mogelijk, let wel dat je het dan HEEL diep moet pompen.
In dit geval is de chemische oplossing veel eleganter: maak CO2 kapot. Als je CO2 splitst in koolstof en zuurstof kan de zuurstof naar de atmosfeer, en de koolstof kan opgeslagen worden. Eigenlijk is dit het omgekeerde van wat we nu doen: nu verbranden we aardolie (wat koolstof is) en brengen koolstof van een vloeibare vorm naar gasvorm. Het wordt tijd dat we dit proces omdraaien. Splitsing van CO2 heeft nog een ander voordeel: omdat je het irrelevante zuurstof kwijtraakt, kun je veel meer CO2 opslaan. De school van zonet kan misschien 16800 ton CO2 opslaan als het vast CO2 is, maar 16800 ton koolstof in plaats daarvan opslaan haalt 16800 ton * (molmassa CO2)/(molmassa C) = 61600 ton koolstofdioxide uit de lucht, meer dan 3x zoveel!
Het enige praktische probleem dat je nu misschien ziet is: hoe haal je al die CO2 uit de lucht en zet je hem om in koolstof? Wel, dan moet je multidisciplinair denken: niet aan natuurkunde of scheikunde, maar aan biologie. Planten halen voortdurend CO2 uit de lucht en zetten hem om in suikers. Normaal is dit proces gewoon omkeerbaar:
6CO2+6H2O->(plant) C6H12O6+6O2 ->(verbranding) 6CO2+6H2O
Daar schiet je dus niks mee op.
Maar... als je als slimme chemicus je suikers verbrandt in zuurstofarme omstandigheden, gebeurt er het volgende
6CO2+6H2O->(plant) C6H12O6+6O2 ->(zuurstofarme verbranding) 6C+6H2O+6O2. Het CO2 is dus nu gesplitst en de koolstof kan worden opgeslagen. Dat dit proces gewoon werkt kun je uittesten door een klein (oud!) pannetje met suiker in de oven te doen. Na een tijdje begint het enorm te stinken, en is het pannetje gevuld met een stinkende zwarte troep. Dat is de koolstof die achterblijft nadat de waterdamp ontsnapt is - geen wonder dat suikers ook "koolhydraten" ("gehydrateerde koolstof") worden genoemd, ze lijken te bestaan uit koolstof met water eraan vast! Dat koolstof kan je dus weer opbergen, en omdat er energie bij deze verbranding (eigenlijk: ontledingsreactie) vrijkomt heb je geen extra energie nodig behalve een beetje voor het opstarten.
Misschien denk je nu: moeten we dan alle bomen en planten verbranden om het broeikaseffect de baas te worden? Nee. Je moet de planten gewoon de gelegenheid geven weer aan te groeien. En je moet ook geen natuur omhakken, de rijkste bron van koolstof zijn onze gewone voedselgewassen. Bekijk bijvoorbeeld eens een maisplant - mais kan wel 2 meter hoog worden, maar er zit misschien maar 100 gram mais in en 2 kilo aan onverteerbare delen. Als je die onverteerbare delen zonder zuurstof verbrandt/ontleedt, heb je al snel een paar honderd gram koolstofdioxide (waarschijnlijk zelfs meer dan een kilo CO2 per plant) uit de lucht gehaald. En de oogst van volgend jaar bevat wéér 1 kg CO2 per plant! En dan heb ik het nog niet eens van al het GFT-afval dat we inzamelen - hoeveel koolstof zou daar wel niet in zitten? Niet verbranden met zuurstof, maar juist ZONDER zuurstof.
Nu klinkt dat misschien briljant van mij, maar het principe is al veel eerder bedacht, door James Lovelock en anderen (het verhaal van Lovelock is overigens ook fascinerend, misschien voor een andere aflevering van de LvdvL) Of we het plan op voldoende grote schaal implementeren voordat de ene helft van de aarde onderloopt en de andere helft een woestijn wordt is nog een andere kwestie, maar wel de moeite waard om voor te vechten.
De wijze les van dit alles is: als je een probleem goed definieert (niet: hoe slaan we CO2 op, maar: hoe krijgen we het CO2 uit onze atmosfeer) kun je veel betere methoden vinden dan mijn voormalig student die kolenmijnen probeert vol te pompen met CO2 omdat hij daar toevallig subsidie voor krijgt (en het is zeker ook een goede tijdelijke oplossing!) Maar als je het broeikas-effect echt wilt tegengaan: verbrand een plant!
Basaal zijn er twee mogelijkheden die het overwegen waard zijn. De eerste is minder CO2 uitstoten. De tweede is CO2 opvangen. Hoewel de CO2-uitstoot waarschijnlijk flink verminderd kan worden (bijvoorbeeld door huizen beter te isoleren, en efficiëntere technologie te ontwikkelen), zullen we in elk geval ook moeten gaan werken aan de CO2-opslag. Waarom? Wel, zelfs als we 90% minder CO2 produceren komt er nog steeds CO2 bij, dat vroeg of laat voor grote ellende zal zorgen.
Dus: hoe krijg je CO2 uit de atmosfeer?
Een van mijn vroegere studenten, Guoxiang Liu, doet tegenwoordig promotieonderzoek in de VS, en zijn promotor heeft het antwoord: pomp de CO2 (bijvoorbeeld die geproduceerd door fabrieken) onder druk in een verlaten kolenmijn. CO2 zit dan in de kolenmijn en is uit de atmosfeer (zie zijn artikel hier). Op zich natuurlijk een nette oplossing, totdat de kolenmijnen vol zijn, en het CO2 er weer uit gaat lekken, net zoals een ballon langzaam de lucht verliest als je hem lang genoeg laat liggen. Wel is het zo dat de CO2 dan een tijdje uit de lucht is, wat voor de korte termijn wel kan helpen.
CO2-opslag klinkt leuk en werkzaam, en er wordt ook veel geld aan het onderzoek ernaar uitgegeven. Maar als je een beetje scheikunde gehad hebt, begrijp je misschien waarom het niet een erg slim idee is. Weet je waarom er zo weinig auto's zijn die op waterstofgas rijden, inplaats van op benzine? Niet wegens het explosiegevaar, maar simpelweg omdat gas zo'n lage dichtheid heeft dat de opslag ervan ontzettend inefficiënt is. Een liter lucht heeft een massa van slechts 1.2 gram, dus in een gebouw ter grootte van (zeg) een middelbare school van 20x10x40 meter kun je slechts 9,6 ton CO2 opslaan. Dat klinkt veel, maar als je van het CO2 een vaste stof zou maken zou je 16800 ton CO2 kunnen opslaan in hetzelfde gebouw (even aannemend dat CO2 dezelfde dichtheid zou hebben als grafiet). Dat is 1750 keer zoveel! Waterstofauto's zouden dus òf tanks moeten hebben die onder zeer hoge druk staan, òf slechts een kilometer kunnen rijden op een volle tank. Dat het mogelijk is op waterstof te rijden laten de waterstofbussen zien, maar voorlopig kunnen die nog niet concurreren met het veel "gemakkelijkere" benzine.
Het tweede voordeel van het opslaan van vaste stoffen is dat ze niet de neiging hebben te ontsnappen, zoals gassen als CO2 doen en zelfs vloeistoffen de neiging hebben te doen. Zet een stuk baksteen midden in je kamer, weeg hem, en zet er een glas water naast, weeg dat ook. Na twee weken, weeg ze allebei weer. De baksteen is nog even zwaar, het glas water is veel lichter omdat al het water verdampt is! Als je CO2 dus wilt opslaan, moet je het niet in gasvorm houden, en zelfs niet als vloeistof. Het moet vast worden.
Hoe zorg je dat een stof vast wordt? Wel, dat kun je fysisch of chemisch doen. Fysisch: pers het samen en/of koel het af. Maar zowel samenpersing als koeling kosten veel energie, CO2 zal gewoon een gas blijven tenzij je het zo diep onder de grond stopt dat het vast wordt. Dat is vast mogelijk, let wel dat je het dan HEEL diep moet pompen.
In dit geval is de chemische oplossing veel eleganter: maak CO2 kapot. Als je CO2 splitst in koolstof en zuurstof kan de zuurstof naar de atmosfeer, en de koolstof kan opgeslagen worden. Eigenlijk is dit het omgekeerde van wat we nu doen: nu verbranden we aardolie (wat koolstof is) en brengen koolstof van een vloeibare vorm naar gasvorm. Het wordt tijd dat we dit proces omdraaien. Splitsing van CO2 heeft nog een ander voordeel: omdat je het irrelevante zuurstof kwijtraakt, kun je veel meer CO2 opslaan. De school van zonet kan misschien 16800 ton CO2 opslaan als het vast CO2 is, maar 16800 ton koolstof in plaats daarvan opslaan haalt 16800 ton * (molmassa CO2)/(molmassa C) = 61600 ton koolstofdioxide uit de lucht, meer dan 3x zoveel!
Het enige praktische probleem dat je nu misschien ziet is: hoe haal je al die CO2 uit de lucht en zet je hem om in koolstof? Wel, dan moet je multidisciplinair denken: niet aan natuurkunde of scheikunde, maar aan biologie. Planten halen voortdurend CO2 uit de lucht en zetten hem om in suikers. Normaal is dit proces gewoon omkeerbaar:
6CO2+6H2O->(plant) C6H12O6+6O2 ->(verbranding) 6CO2+6H2O
Daar schiet je dus niks mee op.
Maar... als je als slimme chemicus je suikers verbrandt in zuurstofarme omstandigheden, gebeurt er het volgende
6CO2+6H2O->(plant) C6H12O6+6O2 ->(zuurstofarme verbranding) 6C+6H2O+6O2. Het CO2 is dus nu gesplitst en de koolstof kan worden opgeslagen. Dat dit proces gewoon werkt kun je uittesten door een klein (oud!) pannetje met suiker in de oven te doen. Na een tijdje begint het enorm te stinken, en is het pannetje gevuld met een stinkende zwarte troep. Dat is de koolstof die achterblijft nadat de waterdamp ontsnapt is - geen wonder dat suikers ook "koolhydraten" ("gehydrateerde koolstof") worden genoemd, ze lijken te bestaan uit koolstof met water eraan vast! Dat koolstof kan je dus weer opbergen, en omdat er energie bij deze verbranding (eigenlijk: ontledingsreactie) vrijkomt heb je geen extra energie nodig behalve een beetje voor het opstarten.
Misschien denk je nu: moeten we dan alle bomen en planten verbranden om het broeikaseffect de baas te worden? Nee. Je moet de planten gewoon de gelegenheid geven weer aan te groeien. En je moet ook geen natuur omhakken, de rijkste bron van koolstof zijn onze gewone voedselgewassen. Bekijk bijvoorbeeld eens een maisplant - mais kan wel 2 meter hoog worden, maar er zit misschien maar 100 gram mais in en 2 kilo aan onverteerbare delen. Als je die onverteerbare delen zonder zuurstof verbrandt/ontleedt, heb je al snel een paar honderd gram koolstofdioxide (waarschijnlijk zelfs meer dan een kilo CO2 per plant) uit de lucht gehaald. En de oogst van volgend jaar bevat wéér 1 kg CO2 per plant! En dan heb ik het nog niet eens van al het GFT-afval dat we inzamelen - hoeveel koolstof zou daar wel niet in zitten? Niet verbranden met zuurstof, maar juist ZONDER zuurstof.
Nu klinkt dat misschien briljant van mij, maar het principe is al veel eerder bedacht, door James Lovelock en anderen (het verhaal van Lovelock is overigens ook fascinerend, misschien voor een andere aflevering van de LvdvL) Of we het plan op voldoende grote schaal implementeren voordat de ene helft van de aarde onderloopt en de andere helft een woestijn wordt is nog een andere kwestie, maar wel de moeite waard om voor te vechten.
De wijze les van dit alles is: als je een probleem goed definieert (niet: hoe slaan we CO2 op, maar: hoe krijgen we het CO2 uit onze atmosfeer) kun je veel betere methoden vinden dan mijn voormalig student die kolenmijnen probeert vol te pompen met CO2 omdat hij daar toevallig subsidie voor krijgt (en het is zeker ook een goede tijdelijke oplossing!) Maar als je het broeikas-effect echt wilt tegengaan: verbrand een plant!
woensdag 8 april 2009
De vakgroep (5/7) - de promovendus
In het leven zijn er veel dingen die nog niet af zijn. Het halfje wit moet nog gesneden worden, de kant-en-klaarmaaltijd moet eerst in de magnetron, en de aangeleverde IKEA-kast moet in elkaar worden gezet. Maar bij mensen is het vaak minder duidelijk wanneer iemand “af” is. Is een meisje van 17 al volwassen? Hoe goed moet je kunnen inparkeren voor een rijbewijs? En wanneer heb je een fatsoenlijke universitaire opleiding gehad?
Vroeger was het eenvoudig. Je ging als student naar de universiteit, en als je ouders genoeg geld hadden werd je geacht de universiteit te verlaten als “doctor”. Bij geld- of tijdgebrek kon je als troostprijs de troosttitel “kandidaat” of zo krijgen, maar dat was meer om je te helpen een baan te vinden, je telde dan niet echt mee als academicus.
Op een gegeven moment vond de overheid het echter welletjes worden met al die mensen die zo lang studeerden (mijn vader heeft negen jaar gestudeerd, en dat was in zijn tijd zeker niet uitzonderlijk lang), want dat kostte het Rijk handenvol geld. Dus werd er besloten de studie in tweeën te hakken – na 4 jaar werd je doctorandus (wat een vertaling is van “hij die nog doctor moet worden”) en zou je goed genoeg moeten zijn voor de arbeidsmarkt. Mocht je nog verder willen, dan werd dat niet meer door de overheid betaald.
Een doctorandus (of, zoals het nu heet, een 'master') is dus eigenlijk een “onaffe” academicus of wetenschapper. En hoewel de tijden veranderd zijn ben je nog steeds pas een echt erkende wetenschapper als je bent gepromoveerd.
De praktijk is echter iets minder verheven dan de theorie. Als je doctor wilt worden moet je promotieonderzoek doen. Dat kan op drie manieren: de eerste is dat je een proefschrift schrijft in je vrije tijd, de tweede manier is dat je een proefschrift schrijft in overleg met je baas (als je toevallig als onderzoeker werkt), maar de derde manier komt het meeste voor, en dat is dat je op een baan solliciteert net als iedereen, al is dat dan een baan als promovendus. Kijk maar eens in de wetenschapsbijlage van de Volkskrant, daar staan bijna altijd wel een paar advertenties voor promovendi (ook wel AIOs of OIOs genoemd, maar meestal promovendus of AIO).
Als je dan promovendus wordt, wat staat je dan te wachten? Wel, een professor die een idee heeft wat voor onderzoek je moet gaan uitvoeren, een berg artikelen moeten verzamelen en doorlezen, posters moeten maken voor wetenschappelijke congressen, onderzoek doen in het lab, artikelen schrijven, naar tijdschriften opsturen en weer corrigeren, studenten begeleiden of onderwijzen, en soms kleine klusjes doen waar je hoogleraar geen tijd voor heeft (zo heb ik eens een computer waar we de sleuteltjes van kwijt waren geraakt met een betonschaar van de muur moeten bevrijden). Het meeste onderzoek en het minder spectaculaire deel van de onderwijstaken wordt door de promovendi gedaan. Wie dacht je dat het onderzoek deed waar hoogleraren zo over opscheppen op congressen? De promovendi (uiteraard samen met de postdocs, maar er zijn vaak meer promovendi dan postdocs op een lab, het meeste wetenschappelijk onderzoek wordt dus gedaan door de promovendi). Als de professor te vergelijken is met de koningin-mier, dan zijn de promovendi de werkmieren die verreweg het meeste wetenschappelijke loopwerk verrichten - hoewel de professor als sturende factor wel nuttig kan zijn - promovendi weten ook nog niet alles.
Promovendus zijn heeft voordelen en nadelen. De nadelen zijn het duidelijkst. Het salaris is redelijk laag (toen ik begon verdiende ik zo weinig geld dat ik geen hypotheek kon afsluiten op iets dat bewoonbaarder was dan een garage), de baan is niet vast, en je zit in een akelig afhankelijke positie ten opzichte van je promotor: als je niet met je promotor kan opschieten of er conflicten ontstaan, promoveer je gewoon niet. Vier jaar werk voor niets geweest.
Aan de andere kant heeft een baan als promovendus zeker ook voordelen. Als je onderzoek leuk vond, dan kan je vaak behoorlijk zelfstandig onderzoek uitvoeren, je kunt (wel, je MOET) zelfs publicaties voor internationale wetenschappelijke tijdschriften schrijven, je komt op conferenties. Je krijgt een goed beeld van de wetenschap en kan je vier jaar lang verdiepen in een veld dat je interessant vindt. En je mag studenten begeleiden wat ontzettend leuk is (er zijn ook promovendi die een hekel hebben aan studenten begeleiden, voor hen moet studentenbegeleiding dus onder de nadelen geplaatst worden).
Voor de universiteiten zijn promovendi ook handig; samen met postdocs doen zij bijna al het onderzoek (een promovendus doet ongeveer evenveel onderzoek als 30 universitair docenten, meen ik me te herinneren). Terwijl de professoren de meest zichtbare wetenschappers zijn, wordt het onderzoek en de reputatie van elke professor gevormd door het team van de soms tientallen promovendi en postdocs onder hem of haar, die net als de 90% van de ijsberg onder de waterspiegel blijven, maar er wel voor zorgen dat de professor omhoog wordt geduwd, in de hoop dat zij op een dag zelf professoren zullen zijn. Maar voor die dag zal komen, moeten ze natuurlijk wèl zelf doctor zijn geworden. Promovendi zijn deel van de eeuwige cyclus: promovendus wordt door een professor opgeleid tot doctor, de doctor wordt professor, de cirkel sluit zich. Best wel poëtisch als je het zo bekijkt. Maar voor de promovendus is het vooral hard werken. Professoren kunnen prachtige verhalen vertellen over de ideeën en idealen achter wetenschap, maar mocht je ècht willen weten hoe de wetenschap werkt - loop dan een dagje met een promovendus mee!
Vroeger was het eenvoudig. Je ging als student naar de universiteit, en als je ouders genoeg geld hadden werd je geacht de universiteit te verlaten als “doctor”. Bij geld- of tijdgebrek kon je als troostprijs de troosttitel “kandidaat” of zo krijgen, maar dat was meer om je te helpen een baan te vinden, je telde dan niet echt mee als academicus.
Op een gegeven moment vond de overheid het echter welletjes worden met al die mensen die zo lang studeerden (mijn vader heeft negen jaar gestudeerd, en dat was in zijn tijd zeker niet uitzonderlijk lang), want dat kostte het Rijk handenvol geld. Dus werd er besloten de studie in tweeën te hakken – na 4 jaar werd je doctorandus (wat een vertaling is van “hij die nog doctor moet worden”) en zou je goed genoeg moeten zijn voor de arbeidsmarkt. Mocht je nog verder willen, dan werd dat niet meer door de overheid betaald.
Een doctorandus (of, zoals het nu heet, een 'master') is dus eigenlijk een “onaffe” academicus of wetenschapper. En hoewel de tijden veranderd zijn ben je nog steeds pas een echt erkende wetenschapper als je bent gepromoveerd.
De praktijk is echter iets minder verheven dan de theorie. Als je doctor wilt worden moet je promotieonderzoek doen. Dat kan op drie manieren: de eerste is dat je een proefschrift schrijft in je vrije tijd, de tweede manier is dat je een proefschrift schrijft in overleg met je baas (als je toevallig als onderzoeker werkt), maar de derde manier komt het meeste voor, en dat is dat je op een baan solliciteert net als iedereen, al is dat dan een baan als promovendus. Kijk maar eens in de wetenschapsbijlage van de Volkskrant, daar staan bijna altijd wel een paar advertenties voor promovendi (ook wel AIOs of OIOs genoemd, maar meestal promovendus of AIO).
Als je dan promovendus wordt, wat staat je dan te wachten? Wel, een professor die een idee heeft wat voor onderzoek je moet gaan uitvoeren, een berg artikelen moeten verzamelen en doorlezen, posters moeten maken voor wetenschappelijke congressen, onderzoek doen in het lab, artikelen schrijven, naar tijdschriften opsturen en weer corrigeren, studenten begeleiden of onderwijzen, en soms kleine klusjes doen waar je hoogleraar geen tijd voor heeft (zo heb ik eens een computer waar we de sleuteltjes van kwijt waren geraakt met een betonschaar van de muur moeten bevrijden). Het meeste onderzoek en het minder spectaculaire deel van de onderwijstaken wordt door de promovendi gedaan. Wie dacht je dat het onderzoek deed waar hoogleraren zo over opscheppen op congressen? De promovendi (uiteraard samen met de postdocs, maar er zijn vaak meer promovendi dan postdocs op een lab, het meeste wetenschappelijk onderzoek wordt dus gedaan door de promovendi). Als de professor te vergelijken is met de koningin-mier, dan zijn de promovendi de werkmieren die verreweg het meeste wetenschappelijke loopwerk verrichten - hoewel de professor als sturende factor wel nuttig kan zijn - promovendi weten ook nog niet alles.
Promovendus zijn heeft voordelen en nadelen. De nadelen zijn het duidelijkst. Het salaris is redelijk laag (toen ik begon verdiende ik zo weinig geld dat ik geen hypotheek kon afsluiten op iets dat bewoonbaarder was dan een garage), de baan is niet vast, en je zit in een akelig afhankelijke positie ten opzichte van je promotor: als je niet met je promotor kan opschieten of er conflicten ontstaan, promoveer je gewoon niet. Vier jaar werk voor niets geweest.
Aan de andere kant heeft een baan als promovendus zeker ook voordelen. Als je onderzoek leuk vond, dan kan je vaak behoorlijk zelfstandig onderzoek uitvoeren, je kunt (wel, je MOET) zelfs publicaties voor internationale wetenschappelijke tijdschriften schrijven, je komt op conferenties. Je krijgt een goed beeld van de wetenschap en kan je vier jaar lang verdiepen in een veld dat je interessant vindt. En je mag studenten begeleiden wat ontzettend leuk is (er zijn ook promovendi die een hekel hebben aan studenten begeleiden, voor hen moet studentenbegeleiding dus onder de nadelen geplaatst worden).
Voor de universiteiten zijn promovendi ook handig; samen met postdocs doen zij bijna al het onderzoek (een promovendus doet ongeveer evenveel onderzoek als 30 universitair docenten, meen ik me te herinneren). Terwijl de professoren de meest zichtbare wetenschappers zijn, wordt het onderzoek en de reputatie van elke professor gevormd door het team van de soms tientallen promovendi en postdocs onder hem of haar, die net als de 90% van de ijsberg onder de waterspiegel blijven, maar er wel voor zorgen dat de professor omhoog wordt geduwd, in de hoop dat zij op een dag zelf professoren zullen zijn. Maar voor die dag zal komen, moeten ze natuurlijk wèl zelf doctor zijn geworden. Promovendi zijn deel van de eeuwige cyclus: promovendus wordt door een professor opgeleid tot doctor, de doctor wordt professor, de cirkel sluit zich. Best wel poëtisch als je het zo bekijkt. Maar voor de promovendus is het vooral hard werken. Professoren kunnen prachtige verhalen vertellen over de ideeën en idealen achter wetenschap, maar mocht je ècht willen weten hoe de wetenschap werkt - loop dan een dagje met een promovendus mee!
dinsdag 7 april 2009
Een geheugen als een kapstok
Toen ik op de middelbare school zat moest ik veel woordjes leren. Engelse woordjes, Franse woordjes, Duitse woordjes, Latijnse woordjes en Griekse woordjes. Dat was op zich niet erg - gewoon de lijsten een paar keer herhalen met de hand op de ene helft - maar bijzonder boeiend was het niet. En ik durf er nauwelijks aan te denken hoeveel van de zorgvuldig gestampte woorden ik tegenwoordig weer kwijt ben. Maar je wist niet beter: de leraar zei gewoon: leer deze woordjes, en dat deed je dan. Door herhalen, herhalen, herhalen. Toen wist ik nog niet (en mijn leraren waarschijnlijk ook niet) dat het veel beter kon.
Op school train je je geheugen meestal wel, maar je leert bijna niets over hoe je je geheugen nou optimaal gebruikt. Toen ik rond mijn 20ste eindelijk boeken begon te lezen over geheugentraining, besefte ik dat ik al die jaren op de middelbare school nogal klungelig bezig was geweest.
Woordjesstampen WERKT namelijk wel, maar het is te vergelijken met het in je Ferrari over de snelweg te willen rijden waarbij je niet op het gaspedaal trapt, maar je dure auto laat voorttrekken door een stoomwals. Het werkt wel, maar echt efficient is het niet. Het menselijk geheugen kan woorden onthouden - maar nog veel beter onthoudt het plaatjes en volgordes. Nu ik Japans aan het leren ben pak ik het woordjesleren dus heel anders aan.
Ik gebruik nu namelijk de kapstokmethode. Dat wil zeggen dat ik een "kapstok" voor mijn geheugen maak, en aan elk haakje hang ik een paar beelden die met het woord te maken hebben.
Kapstokmethoden werken vaak met een nummer->lettersysteem. Het bekendste systeem is het volgende:
0 -> s/z
1 -> d/t
2 -> n
3 -> m
4 -> r
5 -> l
6 -> ch/sj/j
7 -> k/g
8 -> f/v
9 -> b/p
w, h en klinkers worden niet omgezet tot cijfers, ze dienen slechts tot 'vulling'
Met bovenstaande code kun je lijsten maken waarin elk getal gesymboliseerd kan worden door een woord. In het engels is 1 bijvoorbeeld "day", twee "noah", drie "ma"... en zo kun je doorgaan 23 "name" 78 "cave", 101 "dust"... Tony Buzan heeft in zijn boek "Use your memory" zelfs een lijst van 1 tot 999. Als je dat boek niet hebt kun je echter op internet gelukkig ook mogelijke vertalingen vinden (http://www.the-number-thesaurus.com/)
Maar hoe werkt dat nu voor woordjes? Wel, ik maak een lijst met woordjes die in het boek voorkomen. Het eerste woord in mijn boek Japans is "rei" (uitgesproken als het Engelse "ray"/ in onze taal "ree"), wat "nul" betekent. Omdat het het eerste woord is stop ik het in het eerste vakje, "day". Ik stel me bij "day" de zon voor, waar in dit geval een luikje in opengaat en een ree naar de aarde vliegt, die met laserstralende ogen (straal="ray" in het Engels) een grote "0" op de grond brandt. Dit beeld is onrealistisch en belachelijk, maar belachelijke beelden zijn veel beter te onthouden dan alledaagse gebeurtenissen.
Deze techniek kun je ook op andere woorden toepassen, al heb je er soms originaliteit voor nodig, bijvoorbeeld mijn woord nummer 28 ("navy") is "hajimemashite", wat ik dan als een marine-matroos voorstel die ineens in paniek raakt omdat er een haai in zijn manchet zit (haai-in-me-manchette). Hoewel het normaal wat moeite kost om een goed beeld te vinden, zeker voor ingewikkelder woorden, zit het woord ook rotsvast in mijn geheugen als ik eenmaal een pakkend beeld heb. Misschien moet ik nog één of twee keer herhalen, maar zeker niet de tientallen keren dat dezelfde woordenlijst mijn neus passeerde bij het leren voor proefwerken.
Het enige bezwaarpunt tegen het nummersysteem is dat je als middelbare scholier veel meer dan 999 dingen moet onthouden voor het eindexamen - is zo'n vakjessysteem dan wel genoeg? Wel, in de praktijk is het niet al te moeilijk één rij vakjes in te zetten voor "Japans" en een andere rij vakjes voor andere talen of andere vakken. Het denken aan "Japans" is doorgaans al genoeg, al kun je het in theorie nog opsplitsen door bij je Engelse woordjes je lerares Engels in het plaatje te laten voorkomen, bij je Duitse woordjes je leraar Duits. Zo kun je bijvoorbeeld als het eerste woord dat je voor Engels leert "hello" is en het eerste Duitse woordje "bitte", in het eerste geval je lerares Engels die de zon begroet laten achtervolgen door een uit de zon komend brandend en met duivels gevuld Paleis het Loo (Hel-loo), en de docent Duits die de zon aan het smeken is een stapel bieten ("biet-te") op de kop te gooien. Leren is nog nooit zo leuk geweest.
Op school train je je geheugen meestal wel, maar je leert bijna niets over hoe je je geheugen nou optimaal gebruikt. Toen ik rond mijn 20ste eindelijk boeken begon te lezen over geheugentraining, besefte ik dat ik al die jaren op de middelbare school nogal klungelig bezig was geweest.
Woordjesstampen WERKT namelijk wel, maar het is te vergelijken met het in je Ferrari over de snelweg te willen rijden waarbij je niet op het gaspedaal trapt, maar je dure auto laat voorttrekken door een stoomwals. Het werkt wel, maar echt efficient is het niet. Het menselijk geheugen kan woorden onthouden - maar nog veel beter onthoudt het plaatjes en volgordes. Nu ik Japans aan het leren ben pak ik het woordjesleren dus heel anders aan.
Ik gebruik nu namelijk de kapstokmethode. Dat wil zeggen dat ik een "kapstok" voor mijn geheugen maak, en aan elk haakje hang ik een paar beelden die met het woord te maken hebben.
Kapstokmethoden werken vaak met een nummer->lettersysteem. Het bekendste systeem is het volgende:
0 -> s/z
1 -> d/t
2 -> n
3 -> m
4 -> r
5 -> l
6 -> ch/sj/j
7 -> k/g
8 -> f/v
9 -> b/p
w, h en klinkers worden niet omgezet tot cijfers, ze dienen slechts tot 'vulling'
Met bovenstaande code kun je lijsten maken waarin elk getal gesymboliseerd kan worden door een woord. In het engels is 1 bijvoorbeeld "day", twee "noah", drie "ma"... en zo kun je doorgaan 23 "name" 78 "cave", 101 "dust"... Tony Buzan heeft in zijn boek "Use your memory" zelfs een lijst van 1 tot 999. Als je dat boek niet hebt kun je echter op internet gelukkig ook mogelijke vertalingen vinden (http://www.the-number-thesaurus.com/)
Maar hoe werkt dat nu voor woordjes? Wel, ik maak een lijst met woordjes die in het boek voorkomen. Het eerste woord in mijn boek Japans is "rei" (uitgesproken als het Engelse "ray"/ in onze taal "ree"), wat "nul" betekent. Omdat het het eerste woord is stop ik het in het eerste vakje, "day". Ik stel me bij "day" de zon voor, waar in dit geval een luikje in opengaat en een ree naar de aarde vliegt, die met laserstralende ogen (straal="ray" in het Engels) een grote "0" op de grond brandt. Dit beeld is onrealistisch en belachelijk, maar belachelijke beelden zijn veel beter te onthouden dan alledaagse gebeurtenissen.
Deze techniek kun je ook op andere woorden toepassen, al heb je er soms originaliteit voor nodig, bijvoorbeeld mijn woord nummer 28 ("navy") is "hajimemashite", wat ik dan als een marine-matroos voorstel die ineens in paniek raakt omdat er een haai in zijn manchet zit (haai-in-me-manchette). Hoewel het normaal wat moeite kost om een goed beeld te vinden, zeker voor ingewikkelder woorden, zit het woord ook rotsvast in mijn geheugen als ik eenmaal een pakkend beeld heb. Misschien moet ik nog één of twee keer herhalen, maar zeker niet de tientallen keren dat dezelfde woordenlijst mijn neus passeerde bij het leren voor proefwerken.
Het enige bezwaarpunt tegen het nummersysteem is dat je als middelbare scholier veel meer dan 999 dingen moet onthouden voor het eindexamen - is zo'n vakjessysteem dan wel genoeg? Wel, in de praktijk is het niet al te moeilijk één rij vakjes in te zetten voor "Japans" en een andere rij vakjes voor andere talen of andere vakken. Het denken aan "Japans" is doorgaans al genoeg, al kun je het in theorie nog opsplitsen door bij je Engelse woordjes je lerares Engels in het plaatje te laten voorkomen, bij je Duitse woordjes je leraar Duits. Zo kun je bijvoorbeeld als het eerste woord dat je voor Engels leert "hello" is en het eerste Duitse woordje "bitte", in het eerste geval je lerares Engels die de zon begroet laten achtervolgen door een uit de zon komend brandend en met duivels gevuld Paleis het Loo (Hel-loo), en de docent Duits die de zon aan het smeken is een stapel bieten ("biet-te") op de kop te gooien. Leren is nog nooit zo leuk geweest.
Abonneren op:
Posts (Atom)