Wiskundige modellen voor het leven
Van virtuele cel tot turbulente stroming
De werking van een lichaamscel simuleren met computermodellen,
inclusief het effect dat medicijnen hebben op de cel. Voor de
wiskundige prof.dr.ir. Bernard Geurts van de Universiteit Twente
liggen de ultieme toepassingen van wiskundige modellering in de
biologie en geneeskunde. Zijn onderzoek naar het effect van chemische
en mechanische belasting van lichaamscellen kan uiteindelijk leiden
tot zo'n `virtuele cel'. Geurts houdt op 29 maart zijn intreerede als
hoogleraar Multiscale Modeling and Simulation aan de faculteit
Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica.
Het numeriek modelleren van de processen in een enkele biologische cel
vergt een inspanning die volgens Geurts niet onder doet voor het in
kaart brengen van het menselijk genoom, zoals enkele jaren geleden is
gedaan. De modellen die hij voor ogen heeft, beschrijven de chemische
en mechanische belasting van een cel en geven zo inzicht in tissue
engineering en cellulaire interacties. Een virtuele cel, nu nog
toekomstmuziek, ligt dan in het verlengde van zijn eerdere onderzoek.
Vooraf het effect van medicijnen simuleren is een krachtige
toepassing.
Scheurende vaatwand
Wiskunde en stromingsleer zijn ook in te zetten om de stroming van
bloed door gezonde en zieke aderen te modelleren. Numerieke modellen
doen op dit moment hun intrede om het gevaar van de scheuring van de
vaatwand te voorspellen, schetst Geurts. Hij kijkt daarbij vooral naar
zogenaamde aneurysmes in de hersenen: zwakke plekken in de aderwand
die uitstulpen en een slecht doorbloede holte tot gevolg hebben. De
remedie, het inbrengen van een flexibele draad, is risicovol: juist
bij die operatie kan de wand scheuren. Niet alleen kunnen simulaties
dan helpen bij de besluitvorming -wanneer en hoe ingrijpen-, ze kunnen
ook tools opleveren die de chirurg helpen bij de complexe ingreep.
Het inbrengen van een flexible draad in een aneurysme, om stroming van
bloed in de holte tegen te gaan. Bron www.brainaneurysm.com
In zijn intreerede schetst Geurts daarnaast ook modellering van grote
systemen, met bijvoorbeeld turbulentie. Het optreden van stroming met
structuren op heel verschillende schaal maakt turbulentie erg complex:
het simuleren van problemen uit de praktijk zou daar al gauw betekenen
dat we een eeuw moeten wachten tot de computers groot genoeg zijn om
de simulaties in detail aan te kunnen, zelfs als de huidige groei van
de verwerkingssnelheid -elke vijf jaar een factor 10 sneller- doorzet.
Vereenvoudiging van het probleem kan alleen met passende wiskundige
modellering: geen `botte bijl' maar listige wiskunde.
Niet ad hoc
Ons leven raakt meer en meer vervlochten met steeds complexere
systemen, en het is verleidelijk om voor het begrijpen van die
complexiteit een ad hoc benadering te kiezen. Die zal vroeger of later
op een tamelijk essentiële manier falen, meent Geurts. Methoden die
recht doen aan de complexiteit en daarbij uitgaan van de grondleggende
natuurwetten, zijn volgens hem het enige antwoord. In zijn vak,
`multiscale modellering', zijn wiskundige abstractie en concrete
modelstudies de hoofdingrediënten.
Noot voor de pers
Prof.dr.ir. Bernard Geurts (46) is sinds juni 2006 hoogleraar
Multiscale Modeling and Simulation aan de faculteit Elektrotechniek,
Wiskunde en Informatica. Hij studeerde in 1985 summa cum laude af in
de Toegepaste Wiskunde en Technische Natuurkunde en promoveerde in
1989 aan de toenmalige faculteit Technische Natuurkunde van de UT.
Prof. Geurts spreekt zijn oratie uit op donderdag 29 maart, om 16h00
in gebouw Vrijhof op de campus van de Universiteit Twente. De
redetekst `Wiskunde in het groot en in het klein' is op verzoek toe te
sturen.
Contactpersoon voor de pers: Wiebe van der Veen, tel (053) 4894244
Top
Laatst gewijzigd op 28-03-2007 12:06:40 door Webmaster
Universiteit Twente