Ingezonden persbericht


EMBARGO VAN SCIENCE TOT VANAVOND 20 UUR

Persbericht, 10 november 2005

Patronen veroorzaakt door gedrag van deeltjes of geheimagenten helpen om systeem te begrijpen

NIEUWERSLUIS (Utr.) - Van verkeerschaos en angstige mensenmassa tot de effectenbeurs, en van visschool tot immuunsysteem. Het lijkt een krioelend 'mierennest' vol zelfstandig bewegende deeltjes of individuen: hoe kun je begrijpen wat zich hier afspeelt en waar dit gekrioel toe leidt? Morgen publiceert het wetenschappelijke tijdschrift Science een artikel van een internationaal gezelschap onderzoekers van onder andere het Nederlands Instituut voor Ecologie (NIOO-KNAW) over het doorgronden van zulke netwerken of systemen. Ze breken een lans voor een nieuwe manier, waarbij je via de patronen die ontstaan het gedrag van de veroorzakers kunt achterhalen.

"What makes James Bond an agent?," vraagt een internationale groep onderzoekers onder leiding van Volker Grimm (UFZ Umweltforschungszentrum, Leipzig) zich af in de komende editie van Science. Antwoord is dat 007 een duidelijk doel heeft, dat hij zelfstandig beslissingen neemt om dat doel te bereiken en dat hij zijn beslissingen aanpast aan de snel veranderende situatie waarin hij verkeert. Nu is deze geheim agent niet het enige individu dat aan deze omschrijving voldoet: we zijn omgeven door vele zogenaamde 'agent-based complex systems'. Ook beleggers, cellen uit ons immuunsysteem of planten zijn 'agents' oftewel individuele deeltjes die relatief simpel en strategisch zijn en zich kunnen aanpassen. De interactie van zulke individuen samen levert een patroon op, bijvoorbeeld van koerswisselingen, historische volksverhuizingen of samenscholingen van dieren.

De nu heersende aanpak om die systemen te doorgronden en om te zetten in een model is die van de 'klassieke, natuurkundige analyse'. Hierbij proberen wetenschappers met wiskundige vergelijkingen een link te leggen tussen het gedrag van het geheel (bijvoorbeeld een filepatroon of school vis) en het gedrag van de onderdelen (bijvoorbeeld verkeersdeelnemers of vissen). Onderzoeker Wolf Mooij van het Nederlands Instituut voor Ecologie (NIOO-KNAW), één van de auteurs: "Het is een degelijke basis voor het onderzoek, maar de wereld zit vol met patronen die je zo niet kunt verklaren." Daarom stelt hij samen met de groep internationale collega's een andere tactiek voor. "We staan nu op het punt waar we de 'dwangbuis' van de klassieke analyse kunnen afdoen en nieuwe wegen in kunnen slaan, zoals die van het patroon-georiënteerd modelleren (POM)," vindt 'modellenman' Mooij van het NIOO. Een patroon in een systeem ontstaat alleen als je de afzonderlijke deeltjes/individuen samenvoegt. De moderne computertechnieken hebben het nu mogelijk gemaakt om heel snel strategieën van individuen uit te proberen en kijken wat ze voor patronen opleveren. Over het patroon zelf hoef je je bij het maken van het model nog niet te bekommeren, dat krijg je er namelijk 'gratis' bij. Uit een vergelijking van het model met de echte patronen kun je het achterliggende gedrag doorgronden. "De door ons voorgestelde nieuwe methode is een optelsom van ecologische modellen, theorie (zoals speltheorie) en methoden uit het artificial life vakgebied. Samen geeft dat een interessant virtueel laboratorium dat we POM noemen," zegt Mooij.

"In de ecologie lopen we met deze methode voor op de rest van de wetenschap. Ecologen hebben zich namelijk al vroeg gerealiseerd dat de klassieke methode vaak tekort schiet voor het oplossen van hun ingewikkelde vraagstukken. Daarom heet ons Science-artikel ook 'Lessons from Ecology': andere wetenschappen kunnen hier hun voordeel mee doen. De modellenmethode kan zijn toepassing vinden in natuurbescherming, verkeerskunde, maar bijvoorbeeld ook in de sociologie. Hoe reageert een groep voetgangers of winkelend publiek op (plotselinge) dreiging zoals bij een terroristische aanslag? Economen kunnen er ook van profiteren. Omgekeerd gebruiken ecologen volop de speltheorie, die voortkomt uit de economie (wat onlangs nog twee Nobelprijswinnaars opleverde).

"Let op," zegt Mooij. "De systemen zelf worden er niet meteen beheersbaarder van, maar je snapt wel beter waar het gedrag van de individuen toe leidt. Je kunt vervolgens met de modellen laten zien dat slechts kleine aanpassingen van dat gedrag uiteindelijk toch problemen kunnen voorkomen." Denk bijvoorbeeld aan ritsen in het verkeer, of het inlassen van handelspauzes aan de beurs. Met deze modellen kun je mensen overtuigen dat zoiets echt werkt.

Het NIOO is het onderzoeksinstituut voor ecologie van de Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen (KNAW). Het bestaat uit drie centra: voor ecologie van kust en zee, van het zoete water en van het land. Op het NIOO-Centrum voor Limnologie in Nieuwersluis richten de onderzoekers zich op het leven in en rond het zoete water, met bijzondere aandacht voor wetlands.