Op diner uitgenodigd worden bij keizer Napoleon III van Frankrijk (1808-1873) was een hele eer. Maar in tegenstelling tot de andere vorstenhoven was het krijgen van gouden bestek een lichte belediging, een teken dat je slechts tweederangs was. De belangrijkste gasten kregen namelijk borden van een veel kostbaarder metaal. Palladium? Nee. Platina? Nee. Het kostbaarste eetgerei was gemaakt van aluminium.
De Fransen waren zeker niet de enige aluminium-gekken. Toen in 1884 de topsteen van het Washington Monument moest worden geplaatst, kozen de Amerikanen niet voor goud en zelfs niet voor platina om de rijkdom en macht van de Verenigde Staten duidelijk te maken. Zij bekroonden het monument voor de eerste president van de VS met een steen gegoten van 2,8 kg massief aluminium, toen het grootste stuk aluminium ooit op aarde gemaakt.
Het zal in de meeste huishoudens niet meer voorkomen dat de aluminiumfolie in de kluis bewaard wordt naast de aandelen, de juwelen en het gouden horloge van je overgrootvader. En dat is ook logisch. Aluminium is handig, maar helemaal niet zeldzaam. Aluminium is het meest voorkomende metaal op aarde, een schep grond van 1 kilo bevat gemiddeld 83 gram aluminium (en maar 5 microgram goud, dus tien miljoen keer zoveel aluminium als goud). Waarom was het hebben van picknickbestek dan iets waar Napoleon de Derde over opschepte?
Goud is een zogenaamd edel metaal, een dik en zwaar metaal dat niet gemakkelijk electronen afstaat en niet snel bindingen aangaat met andere stoffen, zoals zuurstof. Goud is een beetje de introvert die alleen met de grootst mogelijke tegenzin op feestjes komt. Aluminium daarentegen zit niet alleen in het periodiek systeem, maar ook in gedrag ver van goud af. Aluminium hecht zich aan andere elementen (vooral zuurstof) als kauwgom aan je schoen, als een zeepok aan een oceaanstomer, en als het wanhopige vriendje zonder eigen leven aan zijn nieuwe vriendin. Er is voldoende aluminium in de grond, maar het zit ontzettend goed aan zuurstof en andere electronenliefhebbers, zoals chloor of fluor of zwavel, vastgekleefd, en los...trek...ken... is ... ont...zet...tend... moei... lijk...
De eerste die zuiver aluminium maakte was Friedrich Wöhler in 1825. (Als die naam je bekend voorkomt, heel goed! Hij was namelijk een heel goede onderzoeker, die ook de ureumsynthese ontdekte waar ik vorige week zondag over schreef.) Zuiver aluminium maken lukte Wöhler alleen door aluminiumzouten te smelten en te laten reageren met een ander peperduur element dat nog reactiever is dan aluminium, kalium. Kalium pakt het zuurstof of waar aluminium ook mee gebonden is van het aluminium af waardoor aluminium alleen (en ongelukkig, vermoed ik) overblijft. Nu is kalium erg duur, en het was in Wöhler’s tijd waarschijnlijk nog duurder. Aluminium begon pas goedkoop te worden rond 1888, toen Hall en Héroult ontdekten dat je met electrolyse (een lading stroom jagen door een gesmolten aluminiumzout) aluminium veel goedkoper kon maken. Mocht je leraar je ooit nog het principe van de electrische cel uitleggen, kan het geen kwaad te beseffen dat hoe raar dat ding ook lijkt, het er wel heeft gezorgd dat we nu kunnen vliegen in enorme metalen vliegtuigen inplaats van in de kleine houten bouwsels van de gebroeders Wright.
Napoleon de derde stierf in 1873, en heeft dus niet meer meegemaakt hoe de staven aluminium die hij in 1855 naast de Franse kroonjuwelen had tentoongesteld bij het oud metaal belandden (al is het mogelijk dat een liefhebber ze heeft bewaard als curiositeit). Vervelende scheikundigen... Mocht je overigens nog steeds van plan zijn keizer te worden en neer te kunnen kijken op de gouden borden van de gewone koninkjes, hier een tip: geef de belangrijkste gasten borden van rhodium. Daar hebben de andere vorsten vast niet van terug...
zaterdag 31 januari 2009
Hoe werkt wetenschap? (6) Verrassingen.
De vorige keer had ik het over hoe ik het plan voor mijn onderzoek maakte. En plannen zijn handig! Als je als wetenschapper geld aanvraagt voor onderzoek bij de overheid, een goed doel of bij het NWO (staat voor Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijke Onderzoek, een soort half-overheidsinstantie om goed onderzoek te stimuleren) moet je een plan hebben waarin staat wat je doel is, hoe je je doel wilt bereiken, hoeveel tijd dat zal kosten, en wat de uitkomst van je onderzoek zal zijn.
Het enige probleem is dat je in de wetenschap per definitie nieuwe dingen probeert – en je dus niet kunt voorspellen of alles wat je wil zal lukken. Bij computers programmeren valt het vaak nog wel mee, al kan je programma vastlopen als je er geen rekening mee houdt dat sommige moleculen in een database 500 atomen bevatten. Maar bij het maken van nieuwe stoffen is het vaak veel lastiger: soms werkt een reactie waarvan je denkt dat hij zou moeten lukken helemaal niet. En bij biologische experimenten is het nog erger: biologen zeggen dat de zuiverste cellijnen behandeld door de beste biologen onder de meest reproduceerbare omstandigheden – gewoon doen waar ze op dat moment zin in hebben. De meest voorkomende uitspraak in de wetenschap is dan ook niet “Eureka”, maar “Hmm... zo werkt het dus niet...”
In de meeste gevallen gaat het dus niet van “idee → plan → plan uitvoeren → resultaten”, maar “idee → plan → plan uitvoeren → erachter komen dat het plan niet werkt → een ander plan bedenken → dat uitvoeren→ erachter komen dat het andere plan óók niet werkt → een derde plan bedenken → dat plan uitvoeren→ dat plan werkt wel (waarom weet je vaak niet) → resultaten". Een echte wetenschapper moet dus goed tegen mislukkingen en teleurstellingen kunnen.
In mijn winkelmandjesexperiment viel het gelukkig wel mee; ik had ondanks mijn plannen wel een paar fouten in het programma gemaakt, en er waren ook een paar hele rare moleculen in de database waarvoor ik een paar dingen moest aanpassen. Zoiets van: het programma is af, uitproberen. Hé, het programma loopt bij molecuul 253 vast, hoe komt dat? Dan kijken wat er zo raar is aan molecuul 253, en kijken of je het programma dan kan aanpassen. En het heeft me zeker een paar weken gekost om het allemaal goed te krijgen.
Maar na het harde werk had ik ook een paar enorme databases, met alle gegevens over welke fragmenten in welke moleculen voorkwamen! Dat leidt ons tot het volgende probleem: een berg data hebben is natuurlijk wel leuk, maar wat kan je er nou van leren? Wat heb je eraan te weten dat in 70% van alle moleculen een benzeenring voorkomt? Want wat je ook voor plannen maakt, het is soms moeilijk te plannen wat je zal ontdekken, en wat je eraan hebt...
Kortom, de les van vandaag: plannen is goed, maar als je nieuwe dingen aan het doen bent (zoals bij wetenschap vaak het geval is), houd er dan rekening mee dat dingen niet altijd blijken te werken als je van tevoren denkt. Maar is het in het "echte leven" ook niet zo?
Het enige probleem is dat je in de wetenschap per definitie nieuwe dingen probeert – en je dus niet kunt voorspellen of alles wat je wil zal lukken. Bij computers programmeren valt het vaak nog wel mee, al kan je programma vastlopen als je er geen rekening mee houdt dat sommige moleculen in een database 500 atomen bevatten. Maar bij het maken van nieuwe stoffen is het vaak veel lastiger: soms werkt een reactie waarvan je denkt dat hij zou moeten lukken helemaal niet. En bij biologische experimenten is het nog erger: biologen zeggen dat de zuiverste cellijnen behandeld door de beste biologen onder de meest reproduceerbare omstandigheden – gewoon doen waar ze op dat moment zin in hebben. De meest voorkomende uitspraak in de wetenschap is dan ook niet “Eureka”, maar “Hmm... zo werkt het dus niet...”
In de meeste gevallen gaat het dus niet van “idee → plan → plan uitvoeren → resultaten”, maar “idee → plan → plan uitvoeren → erachter komen dat het plan niet werkt → een ander plan bedenken → dat uitvoeren→ erachter komen dat het andere plan óók niet werkt → een derde plan bedenken → dat plan uitvoeren→ dat plan werkt wel (waarom weet je vaak niet) → resultaten". Een echte wetenschapper moet dus goed tegen mislukkingen en teleurstellingen kunnen.
In mijn winkelmandjesexperiment viel het gelukkig wel mee; ik had ondanks mijn plannen wel een paar fouten in het programma gemaakt, en er waren ook een paar hele rare moleculen in de database waarvoor ik een paar dingen moest aanpassen. Zoiets van: het programma is af, uitproberen. Hé, het programma loopt bij molecuul 253 vast, hoe komt dat? Dan kijken wat er zo raar is aan molecuul 253, en kijken of je het programma dan kan aanpassen. En het heeft me zeker een paar weken gekost om het allemaal goed te krijgen.
Maar na het harde werk had ik ook een paar enorme databases, met alle gegevens over welke fragmenten in welke moleculen voorkwamen! Dat leidt ons tot het volgende probleem: een berg data hebben is natuurlijk wel leuk, maar wat kan je er nou van leren? Wat heb je eraan te weten dat in 70% van alle moleculen een benzeenring voorkomt? Want wat je ook voor plannen maakt, het is soms moeilijk te plannen wat je zal ontdekken, en wat je eraan hebt...
Kortom, de les van vandaag: plannen is goed, maar als je nieuwe dingen aan het doen bent (zoals bij wetenschap vaak het geval is), houd er dan rekening mee dat dingen niet altijd blijken te werken als je van tevoren denkt. Maar is het in het "echte leven" ook niet zo?
EWL Vrijdag 29 januari 2009 - Focus
Niet veel te vertellen, behalve dat ik het soms nog moeilijk vind me op m'n proefschrift te focusen...
donderdag 29 januari 2009
Lessen van Professoren
Onderwijs vind ik interessant, en universitair onderwijs vind ik bijzonder interessant. Maar van alles wat ik ooit in het kader van wetenschappelijk onderwijs gelezen heb, vond ik de opvallendste uitspraak een zin uit een onderwijsrapport dat toevallig op het bureau van mijn professor lag: “het is noodzakelijk dat docenten veel onderzoek doen, want aankomende studenten geven aan dat ze het belangrijk vinden les te krijgen van de beste onderzoekers”
Die regel viel me op omdat ik zelf ook student was geweest, en wat ik ook vóór mijn studie dacht over de mensen die college zouden geven, als je een jaartje hebt gestudeerd weet je doorgaans dat de beste en meest gedreven onderzoekers … vaak niet de beste docenten zijn. Soms gaat het samen: Richard Feynmann was een nobelprijswinnaar en een van de beste docenten die de natuurkunde ooit heeft gekend (video als je nieuwsgierig bent). Maar de enige onderwijsprijs die tijdens mijn studie gegeven werd was aan Dr. Wim de Wolf, geen professor, geen beroemd onderzoeker, maar een fantastisch docent. Terwijl ik me van de colleges van de beroemdste chemicus aan mijn universiteit, professor B., vooral herinner dat ik me zo verveelde dat ik in plaats van aantekeningen te maken berekeningen deed over voordelen en nadelen van boogschutters versus voetsoldaten in Warcraft (het strategiespel, verre voorloper van World of Warcraft).
Hoe kwam dat nou? Wel, allereerst is het niet zo dat je als je iets kunt je het iemand anders gemakkelijk kunt leren – ik heb eens examenbijles gegeven aan een meisje, maar terwijl ik een 9.8 voor mijn examen had gehaald en de nationale scheikundeolympiade had gewonnen (dus ik was nogal een expert), denk ik niet eens dat zij een voldoende heeft gehaald (nooit de uitslag gehoord, dus vermoedelijk ging het niet zo goed). Sommige professoren hebben (zoals ik) niet veel onderwijsvaardigheden geleerd, andere professoren hebben het te druk om lessen goed voor te bereiden, en nog een deel van de professoren heeft een hekel aan lesgeven. Er zijn zeker professoren die heel goed les kunnen geven, maar een goede onderzoeker zijn betekent echt niet automatisch dat je een goed docent bent.
Dat is een flinke domper voor de studenten. Ze komen op de universiteit om les te krijgen van de beste wetenschappers, en wat doen veel van die beste wetenschappers? Ze lezen met een gezicht als een fles azijnzuur uit het theorieboek voor. Allereerst heb je geen professor nodig om voor te lezen; een schoonmaker zou het ook kunnen. En ten tweede leer je nog niet hoe ze zo goed zijn geworden en hoe ook jij een beroemd onderzoeker kan worden!
Het zou ideaal zijn als de universiteit voor het leerboekstampwerk dus niet de beste onderzoekers, maar de beste docenten voor de klas zou zetten. Maar hoe kun je dan leren een goede professor te worden? In elk geval niet door ze les te zien geven; als je echt zou willen weten hoe een professor werkt, zou de universiteit aan elke professor moeten vragen een boek over hun carrière te schrijven, en een slimme journalist onafhankelijk onderzoek laten doen. En misschien een documentaire maken over wat een professor doet, en hoe hij zich gedraagt. Feitjes kun je uit theorieboeken leren; maar om te weten hoe je een goede wetenschapper kunt worden, zul je de wetenschappers zelf moeten gaan bestuderen. En wat let je om boeken te lezen over Einstein, of Feijnman, of Marie Curie? Tenslotte is er nog één “paardenmiddel” – zo hard werken aan je lievelingsvak dat je opvalt en de professor je persoonlijk in de leer neemt, dat is in de praktijk vaak de eerste stap in een wetenschappelijke carrière...
Ik weet niet of de universiteit ooit onderwijs-specialisten voor het leerwerk inhuurt en professoren zal gaan profileren. Waarschijnlijk zullen de eerstejaars studenten moord en brand schreeuwen als ze geen professoren voor de klas hebben staan. Hoe worden ze anders ooit goede wetenschappers? Dat de lessen van professoren niet helpen – daar komen ze na drie jaar wel achter, zoals het hoort. Maar voor degenen van jullie die echt goede onderzoekers zouden willen worden, onthoud mijn tip: ga niet naar de professoren luisteren... ga ze bestuderen!
Die regel viel me op omdat ik zelf ook student was geweest, en wat ik ook vóór mijn studie dacht over de mensen die college zouden geven, als je een jaartje hebt gestudeerd weet je doorgaans dat de beste en meest gedreven onderzoekers … vaak niet de beste docenten zijn. Soms gaat het samen: Richard Feynmann was een nobelprijswinnaar en een van de beste docenten die de natuurkunde ooit heeft gekend (video als je nieuwsgierig bent). Maar de enige onderwijsprijs die tijdens mijn studie gegeven werd was aan Dr. Wim de Wolf, geen professor, geen beroemd onderzoeker, maar een fantastisch docent. Terwijl ik me van de colleges van de beroemdste chemicus aan mijn universiteit, professor B., vooral herinner dat ik me zo verveelde dat ik in plaats van aantekeningen te maken berekeningen deed over voordelen en nadelen van boogschutters versus voetsoldaten in Warcraft (het strategiespel, verre voorloper van World of Warcraft).
Hoe kwam dat nou? Wel, allereerst is het niet zo dat je als je iets kunt je het iemand anders gemakkelijk kunt leren – ik heb eens examenbijles gegeven aan een meisje, maar terwijl ik een 9.8 voor mijn examen had gehaald en de nationale scheikundeolympiade had gewonnen (dus ik was nogal een expert), denk ik niet eens dat zij een voldoende heeft gehaald (nooit de uitslag gehoord, dus vermoedelijk ging het niet zo goed). Sommige professoren hebben (zoals ik) niet veel onderwijsvaardigheden geleerd, andere professoren hebben het te druk om lessen goed voor te bereiden, en nog een deel van de professoren heeft een hekel aan lesgeven. Er zijn zeker professoren die heel goed les kunnen geven, maar een goede onderzoeker zijn betekent echt niet automatisch dat je een goed docent bent.
Dat is een flinke domper voor de studenten. Ze komen op de universiteit om les te krijgen van de beste wetenschappers, en wat doen veel van die beste wetenschappers? Ze lezen met een gezicht als een fles azijnzuur uit het theorieboek voor. Allereerst heb je geen professor nodig om voor te lezen; een schoonmaker zou het ook kunnen. En ten tweede leer je nog niet hoe ze zo goed zijn geworden en hoe ook jij een beroemd onderzoeker kan worden!
Het zou ideaal zijn als de universiteit voor het leerboekstampwerk dus niet de beste onderzoekers, maar de beste docenten voor de klas zou zetten. Maar hoe kun je dan leren een goede professor te worden? In elk geval niet door ze les te zien geven; als je echt zou willen weten hoe een professor werkt, zou de universiteit aan elke professor moeten vragen een boek over hun carrière te schrijven, en een slimme journalist onafhankelijk onderzoek laten doen. En misschien een documentaire maken over wat een professor doet, en hoe hij zich gedraagt. Feitjes kun je uit theorieboeken leren; maar om te weten hoe je een goede wetenschapper kunt worden, zul je de wetenschappers zelf moeten gaan bestuderen. En wat let je om boeken te lezen over Einstein, of Feijnman, of Marie Curie? Tenslotte is er nog één “paardenmiddel” – zo hard werken aan je lievelingsvak dat je opvalt en de professor je persoonlijk in de leer neemt, dat is in de praktijk vaak de eerste stap in een wetenschappelijke carrière...
Ik weet niet of de universiteit ooit onderwijs-specialisten voor het leerwerk inhuurt en professoren zal gaan profileren. Waarschijnlijk zullen de eerstejaars studenten moord en brand schreeuwen als ze geen professoren voor de klas hebben staan. Hoe worden ze anders ooit goede wetenschappers? Dat de lessen van professoren niet helpen – daar komen ze na drie jaar wel achter, zoals het hoort. Maar voor degenen van jullie die echt goede onderzoekers zouden willen worden, onthoud mijn tip: ga niet naar de professoren luisteren... ga ze bestuderen!
woensdag 28 januari 2009
Hoe werkt wetenschap? (5) Het Plan
De vorige keer heb ik besproken hoe het idee van een van mijn onderzoeken was ontstaan. We wilden een winkelmandjesanalyse gaan uitvoeren op moleculen, door te kijken naar wat voor dingen je ontdekte als je moleculen in stukjes hakte bij de ringbindingen, zoals op de afbeelding
Er was een database die we goed voor konden gebruiken voor onze analyse, de NCI database (van het Amerikaanse nationale instituut voor kankeronderzoek), waar op dat moment 250,000 moleculen in stonden.
Je kunt je waarschijnlijk voorstellen dat het splitsen van 250,000 moleculen in fragmenten een heleboel werk is, zelfs voor een wetenschapper. Je moet een grote catalogus maken van alle fragmenten die er bestaan, van elk molecuul opschrijven welke fragmenten erin zitten... kortom, een typisch geval dat je dingen niet met de hand moet doen, maar er een computerprogramma voor moet schrijven. Gelukkig kon ik dat.
Nu zijn er veel misverstanden over het programmeren van computers. Het eerste misverstand is dat programmeren heel erg moeilijk is – dat valt reuze mee. Een computerprogramma is net een kookrecept, als je ooit een recept hebt opgeschreven of instructies aan iemand hebt gegeven hoe hij bij het stadhuis kan komen kan je programmeren (zelfs al moet je de woorden van de taal leren, maar dat is ook zo met Engels of Frans). Een tweede misverstand (dat zou kunnen ontstaan op een school) is dat je als programmeur computerprogramma's maakt in Gamemaker enzo. Nee. De tekstverwerkers, de computerspellen, de internetbrowsers, het besturingssysteem van je computer zijn bijna allemaal geschreven in C++, C#, en soms Java of Python, omdat je met die talen veel meer kunt doen en veel sneller kunt programmeren. Het laatste misverstand tenslotte is dat een goede programmeur hoort wat de opdracht is, achter de computer gaat zitten en gaat programmeren. Maar als je ooit je computerdocent zoiets ziet doen bij een programma dat ingewikkelder is dan “hallo!” op het scherm af te beelden, verlaat dan de klas onmiddellijk of schuif hem een goed boek over programmeren toe (ik vind zelf “Code Complete” van Steve McConnell erg goed)
Afijn, toen ik eenmaal wist wat ik wilde, ging ik gelijk aan de slag … met plannen. Net zoals een goede bouwvakker als je hem vraagt een huis voor je te bouwen niet gelijk een vrachtwagen bakstenen, een ton cement en 1000 planken koopt en begint met metselen en timmeren, moet je als je gaat programmeren of iets gaat onderzoeken altijd een plan maken – wat moet er gebeuren? Je kunt natuurlijk gelijk achter de computer gaan zitten en programmeren (of achter de labtafel gaan staan en potjes chemicaliën bij elkaar gooien), maar net zoals de enthousiaste bouwvakker die zonder plan meteen begint te metselen, is de kans gewoon te groot dat het rotzooi wordt en dat je het later nog eens over moet doen – maar dan goed!
Plannen kun je het beste doen volgens het “verdeel en heers”-principe. Je stelt een doel, en dat splits je op in kleinere doelen, en die splits je weer op in nog kleinere doelen, tot een doel zo klein en simpel is dat je gelijk weet hoe je dat moet doen. In dit geval:
DOEL: wat wil ik precies bereiken?
Dat er een database met moleculen ingaat, en eruit komt een lijst met voor elk molecuul welke fragmenten erin zitten.
Hoe wil ik dat precies?
Een database van moleculen moet erin gaan
eruit komt:
-een database met een heleboel losse fragmenten
-een lijst met daarin: “molecuul 1: bevat fragment 1, 2 en 3. Molecuul 2: bevat fragment 1, 2, en 4. Molecuul 3: bevat fragment: 5” De nummers van fragmenten verwijzen naar de database
Wat moet het programma dus doen?
-lees een molecuul uit de molecuuldatabase
-splits dat molecuul in fragmenten
-kijk bij elk fragment of dat fragment in de fragmentdatabase voorkomt
ja: schrijf het fragmentnummer achter het nummer van het molecuul
nee: voeg het fragment aan de database toe, geef het een nummer, en zet dat nummer achter het nummer van het molecuul.
-Ga naar het volgende molecuul (stap 1)
Elk van deze stappen is erg grof, en je moet ze dus verder opsplitsen. Bijvoorbeeld: lees een molecuul uit een molecuuldatabase doe je door
-lees atomen van het molecuul.
-lees de bindingen van het molecuul
-maak de atomen aan elkaar vast met de bindingen.
Als je eenmaal dat plan hebt uitgeschreven, controleer je of je niets vergeten bent en dàn kun je gaan programmeren.
Duurt dat allemaal lang? Ja. Maar het is de moeite waard. Een van mijn studenten schreef eens een programma zonder eerst een ontwerp te maken. Na een hele week van aanpassen, uitbreiden en sleutelen werkte het nòg niet goed. Toen vroeg ik hem eerst een plan te maken. Vier uur later was hij klaar met het plan èn het programma. En het werkte ook nog! Als je echt snel wilt werken, plan dan eerst!
Natuurlijk kom je in de wetenschap, en zelfs bij het programmeren, ook verrassingen tegen... maar die bewaar ik voor de volgende aflevering...
Er was een database die we goed voor konden gebruiken voor onze analyse, de NCI database (van het Amerikaanse nationale instituut voor kankeronderzoek), waar op dat moment 250,000 moleculen in stonden.
Je kunt je waarschijnlijk voorstellen dat het splitsen van 250,000 moleculen in fragmenten een heleboel werk is, zelfs voor een wetenschapper. Je moet een grote catalogus maken van alle fragmenten die er bestaan, van elk molecuul opschrijven welke fragmenten erin zitten... kortom, een typisch geval dat je dingen niet met de hand moet doen, maar er een computerprogramma voor moet schrijven. Gelukkig kon ik dat.
Nu zijn er veel misverstanden over het programmeren van computers. Het eerste misverstand is dat programmeren heel erg moeilijk is – dat valt reuze mee. Een computerprogramma is net een kookrecept, als je ooit een recept hebt opgeschreven of instructies aan iemand hebt gegeven hoe hij bij het stadhuis kan komen kan je programmeren (zelfs al moet je de woorden van de taal leren, maar dat is ook zo met Engels of Frans). Een tweede misverstand (dat zou kunnen ontstaan op een school) is dat je als programmeur computerprogramma's maakt in Gamemaker enzo. Nee. De tekstverwerkers, de computerspellen, de internetbrowsers, het besturingssysteem van je computer zijn bijna allemaal geschreven in C++, C#, en soms Java of Python, omdat je met die talen veel meer kunt doen en veel sneller kunt programmeren. Het laatste misverstand tenslotte is dat een goede programmeur hoort wat de opdracht is, achter de computer gaat zitten en gaat programmeren. Maar als je ooit je computerdocent zoiets ziet doen bij een programma dat ingewikkelder is dan “hallo!” op het scherm af te beelden, verlaat dan de klas onmiddellijk of schuif hem een goed boek over programmeren toe (ik vind zelf “Code Complete” van Steve McConnell erg goed)
Afijn, toen ik eenmaal wist wat ik wilde, ging ik gelijk aan de slag … met plannen. Net zoals een goede bouwvakker als je hem vraagt een huis voor je te bouwen niet gelijk een vrachtwagen bakstenen, een ton cement en 1000 planken koopt en begint met metselen en timmeren, moet je als je gaat programmeren of iets gaat onderzoeken altijd een plan maken – wat moet er gebeuren? Je kunt natuurlijk gelijk achter de computer gaan zitten en programmeren (of achter de labtafel gaan staan en potjes chemicaliën bij elkaar gooien), maar net zoals de enthousiaste bouwvakker die zonder plan meteen begint te metselen, is de kans gewoon te groot dat het rotzooi wordt en dat je het later nog eens over moet doen – maar dan goed!
Plannen kun je het beste doen volgens het “verdeel en heers”-principe. Je stelt een doel, en dat splits je op in kleinere doelen, en die splits je weer op in nog kleinere doelen, tot een doel zo klein en simpel is dat je gelijk weet hoe je dat moet doen. In dit geval:
DOEL: wat wil ik precies bereiken?
Dat er een database met moleculen ingaat, en eruit komt een lijst met voor elk molecuul welke fragmenten erin zitten.
Hoe wil ik dat precies?
Een database van moleculen moet erin gaan
eruit komt:
-een database met een heleboel losse fragmenten
-een lijst met daarin: “molecuul 1: bevat fragment 1, 2 en 3. Molecuul 2: bevat fragment 1, 2, en 4. Molecuul 3: bevat fragment: 5” De nummers van fragmenten verwijzen naar de database
Wat moet het programma dus doen?
-lees een molecuul uit de molecuuldatabase
-splits dat molecuul in fragmenten
-kijk bij elk fragment of dat fragment in de fragmentdatabase voorkomt
ja: schrijf het fragmentnummer achter het nummer van het molecuul
nee: voeg het fragment aan de database toe, geef het een nummer, en zet dat nummer achter het nummer van het molecuul.
-Ga naar het volgende molecuul (stap 1)
Elk van deze stappen is erg grof, en je moet ze dus verder opsplitsen. Bijvoorbeeld: lees een molecuul uit een molecuuldatabase doe je door
-lees atomen van het molecuul.
-lees de bindingen van het molecuul
-maak de atomen aan elkaar vast met de bindingen.
Als je eenmaal dat plan hebt uitgeschreven, controleer je of je niets vergeten bent en dàn kun je gaan programmeren.
Duurt dat allemaal lang? Ja. Maar het is de moeite waard. Een van mijn studenten schreef eens een programma zonder eerst een ontwerp te maken. Na een hele week van aanpassen, uitbreiden en sleutelen werkte het nòg niet goed. Toen vroeg ik hem eerst een plan te maken. Vier uur later was hij klaar met het plan èn het programma. En het werkte ook nog! Als je echt snel wilt werken, plan dan eerst!
Natuurlijk kom je in de wetenschap, en zelfs bij het programmeren, ook verrassingen tegen... maar die bewaar ik voor de volgende aflevering...
EWL Woensdag 28 januari 2009 - Ending is better than Mending
De stof van mijn bureaustoel is aan het verslijten. Of beter gezegd, er zitten al een paar gaten in. Tijd voor actie! Het punt is, dat de rest van de bureaustoel nog oké is, alles werkt en zit verder goed. Valt de bureaustoel dan nog te repareren? Ik heb vandaag dus een paar zaken gebeld, maar ze spraken hun twijfels uit, de meeste moderne bureaustoelen zijn zo gemaakt dat je er als herstoffeerder niet meer bijkan. Dus terwijl maar een klein deel kapot is, zou ik eigenlijk de hele stoel weg moeten gooien! Kennelijk worden produkten ook zo gemaakt, voor gebruik, maar niet voor een lange levensduur. Het doet me denken aan Aldous Huxley's boek "Brave New World", over een toekomstige, massaconsumerende wereld waar kinderen terwijl ze slapen al te horen krijgen "Ending is better than mending" - koop liever dan dat je iets opknapt. Het ideaal van de consumptiemaatschappij. Wat ik wel nog kan doen is mijn future perspectives repareren... en daarmee nu bijna klaar.
dinsdag 27 januari 2009
Primo Levi's luie familie
Primo Levi was Italiaan, jood, chemicus, schrijver, en concentratiekampoverlevende. En al die dingen vind je terug in zijn boeken en vooral in zijn autobiografie, 'Het Periodiek Systeem'. Ik heb dat boek gelezen toen ik ongeveer 14 was, licht teleurgesteld dat er zo weinig over scheikunde in stond, en was het bijna vergeten tot een toevallige gebeurtenis me eraan herinnerde.
Die gebeurtenis was een schrijfworkshop in Amsterdam, waar de docente als voorbeeld van een mooie tekst een hoofdstuk van “Het Periodiek Systeem” tevoorschijn haalde, getiteld “Argon”. In dat hoofdstuk beschreef Primo Levi zijn familie – vriendelijk, maar inerte, zelfgenoegzame, redelijk geïsoleerde mensen die zich weinig van de buitenwereld aantrokken.
De schrijfdocente wees ons op de titel – hoe goed die gekozen was! Argon was namelijk een gas, en Primo Levi's familie was vergast. Toen vroeg ik of ik iets mocht uitleggen.
Voor een chemicus geldt niet “een gas is een gas”, maar bestaan er een heleboel gassen, en die kunnen verschillen als Britney Spears verschilt van Jan-Peter Balkenende - of nog erger. De joden waren vergast met waterstofcyanide, een akelig gas dat naar amandelen ruikt voordat het de ademhaling van je cellen blokkeert en je, hoeveel lucht je ook binnen probeert te krijgen, doet stikken. Argon is radicaal anders.
Argon is een van de edelgassen – gassen met volle buitenste electronenschillen, geen electron teveel en geen electron te weinig. Ze hebben geen behoefte aan meer electronen, en ze staan ook geen electronen af omdat ze de electronen van nature goed vasthouden. Argon-atomen zweven door de ruimte, inert, gezapig, zich niet met dat drukke gereageer van al die andere moleculen bemoeiend. Terwijl er vijfentwintig keer zoveel argon in de lucht voorkomt als koolstofdioxide, hebben de meeste mensen nog nooit van argon gehoord. Want argon doet niets. Argon-atomen hebben aan zichzelf genoeg. Het is niet verbazingwekkend dat argon is genoemd naar het Griekse “argon”, wat “de luie” betekent. Als je het hoofdstuk leest over de Levi's die zich weinig van de buitenwereld aantrekken en onafhankelijk en gezapig door het leven gaan is “argon” inderdaad een passende titel.
Ik weet niet of de schrijfdocente ooit over de schok heen is gekomen dat voor een scheikundige een atoom een persoonlijkheid kon hebben. En natuurlijk heb je geen psychologische tests voor atomen, en zou een soap als “goede atomen, slechte atomen” ongetwijfeld floppen. Maar net zoals we denken dat Balkenende en Wilders andere karakters hebben omdat ze zich anders gedragen, is het best te begrijpen dat chemici aan atomen die zich radicaal anders gedragen, van het bijtende fluor tot het gezapige argon, ook hun eigen persoonlijkheden toeschrijven.
Niet officieel natuurlijk, dat klinkt veel te onwetenschappelijk. En sommige chemici hebben niet eens de fantasie om een persoonlijkheid aan een atoom toe te schrijven. Maar voor de echte top-scheikundigen hebben de verschillende atomen net zo'n typisch eigen karakter als hun eigen broers of zussen, buurmannen of collega's.
Zo, ik stop met schrijven. Ik stap straks in de trein om een vriend te bezoeken. Maar in de trein heb ik lekker even tijd voor mezelf, even niet aan het proefschrift schrijven. In een hoekje, met een boekje, me niets van al de drukte om me heen aantrekkend. Lekker gezapig, ontspannen en tevreden – zo lekker lui als een argon-atoom.
Die gebeurtenis was een schrijfworkshop in Amsterdam, waar de docente als voorbeeld van een mooie tekst een hoofdstuk van “Het Periodiek Systeem” tevoorschijn haalde, getiteld “Argon”. In dat hoofdstuk beschreef Primo Levi zijn familie – vriendelijk, maar inerte, zelfgenoegzame, redelijk geïsoleerde mensen die zich weinig van de buitenwereld aantrokken.
De schrijfdocente wees ons op de titel – hoe goed die gekozen was! Argon was namelijk een gas, en Primo Levi's familie was vergast. Toen vroeg ik of ik iets mocht uitleggen.
Voor een chemicus geldt niet “een gas is een gas”, maar bestaan er een heleboel gassen, en die kunnen verschillen als Britney Spears verschilt van Jan-Peter Balkenende - of nog erger. De joden waren vergast met waterstofcyanide, een akelig gas dat naar amandelen ruikt voordat het de ademhaling van je cellen blokkeert en je, hoeveel lucht je ook binnen probeert te krijgen, doet stikken. Argon is radicaal anders.
Argon is een van de edelgassen – gassen met volle buitenste electronenschillen, geen electron teveel en geen electron te weinig. Ze hebben geen behoefte aan meer electronen, en ze staan ook geen electronen af omdat ze de electronen van nature goed vasthouden. Argon-atomen zweven door de ruimte, inert, gezapig, zich niet met dat drukke gereageer van al die andere moleculen bemoeiend. Terwijl er vijfentwintig keer zoveel argon in de lucht voorkomt als koolstofdioxide, hebben de meeste mensen nog nooit van argon gehoord. Want argon doet niets. Argon-atomen hebben aan zichzelf genoeg. Het is niet verbazingwekkend dat argon is genoemd naar het Griekse “argon”, wat “de luie” betekent. Als je het hoofdstuk leest over de Levi's die zich weinig van de buitenwereld aantrekken en onafhankelijk en gezapig door het leven gaan is “argon” inderdaad een passende titel.
Ik weet niet of de schrijfdocente ooit over de schok heen is gekomen dat voor een scheikundige een atoom een persoonlijkheid kon hebben. En natuurlijk heb je geen psychologische tests voor atomen, en zou een soap als “goede atomen, slechte atomen” ongetwijfeld floppen. Maar net zoals we denken dat Balkenende en Wilders andere karakters hebben omdat ze zich anders gedragen, is het best te begrijpen dat chemici aan atomen die zich radicaal anders gedragen, van het bijtende fluor tot het gezapige argon, ook hun eigen persoonlijkheden toeschrijven.
Niet officieel natuurlijk, dat klinkt veel te onwetenschappelijk. En sommige chemici hebben niet eens de fantasie om een persoonlijkheid aan een atoom toe te schrijven. Maar voor de echte top-scheikundigen hebben de verschillende atomen net zo'n typisch eigen karakter als hun eigen broers of zussen, buurmannen of collega's.
Zo, ik stop met schrijven. Ik stap straks in de trein om een vriend te bezoeken. Maar in de trein heb ik lekker even tijd voor mezelf, even niet aan het proefschrift schrijven. In een hoekje, met een boekje, me niets van al de drukte om me heen aantrekkend. Lekker gezapig, ontspannen en tevreden – zo lekker lui als een argon-atoom.
Abonneren op:
Posts (Atom)