Ingezonden persbericht


drs. Berend Meijering
Corporate Communicatie
Dienst Communicatie en Transfer, Universiteit Twente Postbus 217, 7500 AE Enschede
telefoon: (053) 489 4385
fax: (053) 489 2000
e-mail: b.meijering@cent.utwente.nl

Verdeel- en heerstactiek in de wiskundige systeem- en besturingstheorie

WN01/62 *27 september 2001

oratie prof. A.J. van der Schaft, Faculteit Toegepaste Wiskunde: 'Verdeel en Heers'

Het vakgebied van de systeem- en besturingstheorie beschrijft wiskundige modellen van systemen uit verschillende wetenschapsgebieden en richt zich op het voorschrijven van modellen met gewenst gedrag. Professor van der Schaft geeft in zijn oratie als hoogleraar Systeem-, Signaal- en Besturingstheorie zijn visie op dit vakgebied en op de rol van de Toegepaste Wiskunde in het algemeen.

Het fundamentele verschil tussen systeemtheoretici en de meeste wiskundigen zit hem in de dynamische systemen die ze bestuderen. De meeste wiskundigen bestuderen 'gesloten systemen', waarbij de systeemvariabelen zich eenduidig in de tijd als functie van hun beginvoorwaarden ontwikkelen. Voorbeelden van zulke systemen zijn de banen van de planeten in ons zonnestelsel of de weerpatronen in onze atmosfeer. Omdat een gesloten systeem vaak een koppeling is van open systemen en een gesloten systeem per definitie een idealisatie is, zien systeemtheoretici dynamische systemen als 'open systemen'. Open systemen vertonen interactie met hun omgeving, die gemodelleerd worden door externe (of interactie) variabelen. Zeker voor technische systemen lijkt een beschrijving als open systeem het meest vruchtbaar. Neem het modelleren van een fiets: voor de beschrijving van de dynamica dient ook de invloed van de fietser meegenomen te worden. De fietser levert hier de externe variabelen.

Compositie
De grote kracht van het concept 'open systeem' is haar 'compositionaliteit': een open systeem is te koppelen aan één of meerdere andere open systemen, met het resultaat een nieuw open systeem. En hieraan ontleent Van der Schaft zijn 'Verdeel en Heers' theorie. Hij beschouwt het proces van compositie van twee kanten: aan de ene kant de 'analyse richting' ('verdeel'), waarbij een gegeven complex systeem uiteengerafeld wordt tot een koppeling van eenvoudige deelcomponenten. En aan de andere kant de 'synthese richting' ('heers'), waarbij verschillende open systemen worden samengesteld tot een complex systeem.
Wezenlijk in de wiskundige systeemtheorie is het feit dat de samenstellende deelsystemen van uiteenlopende aard zijn: deels (analoge) fysische componenten (bijvoorbeeld mechanische, elektrische) en deels (digitale) softwarecomponenten. Dat betekent ook dat de wiskundige systeemtheorie sterk kan profiteren van theorieën uit andere vakgebieden, wat bijvoorbeeld gebeurt bij de theorie van de gedistribueerde systemen in de informatica en bij die van de netwerkmodellering van fysische systemen. Bekende open fysische systemen zijn complexe mechanische systemen (geïllustreerd door de klassieke Watt regulateur voor stoommachines), elektrische netwerken en mechatronische systemen.

Uitdaging
De laatste tien jaar zijn de wiskundige systeemtheorie en de informatica weer dichter naar elkaar toe gegroeid, wat zichtbaar is in de theorie van hybride systemen in de systeemtheorie. Reden is dat veel technologische systemen steeds complexer worden en tegelijkertijd dichter bij hun grenzen van performance worden gebracht. De regeltechniek is dan ook een zeer belangrijk toepassingsgebied voor de systeemtheorie. De regeltechniek is te vinden in verschillende technische wetenschappen, zoals de elektrotechniek, werktuigbouwkunde en de chemische technologie. Het ontwerpen van regelaars voor sterk uiteenlopende technische systemen, zoals servomotoren, chemische processen, laserbewerking en vliegtuigbesturing is een grote uitdaging om de performance van deze systemen te verbeteren, of überhaupt mogelijk te maken.

Hiërarchie
Volgens Van der Schaft is de bagage van de toegepast wiskundige zo goed, dat hij een unieke bijdrage kan geven aan de wetenschapsontwikkeling. Dat komt door zijn vermogen tot abstractie en 'algemeenheid'. Het fascinerende feit dat dezelfde wiskundige concepten en technieken toepasbaar zijn op sterk uiteenlopende toepassingen, is een zeer overtuigend argument voor het in stand houden en verder tot bloei brengen van een zelfstandige wiskundediscipline aan de universiteit, voor onderzoek en onderwijs. Van der Schaft meent verder dat de wetenschappelijke onderzoekwereld per definitie niet hiërarchisch gestructureerd kan zijn, omdat in wetenschappelijk onderzoek iedereen gelijk is. De invulling van de rol van leerstoelhouder als 'manager' kan spanningen opleveren, gelet op de combinatie van wetenschappelijk onderzoek en management.

informatie mw. drs. B. Koopmans, telefoon (053) 489 4366 e-mail b.j.m.koopmans@cent.utwente.nl