Podcast

Nooit meer in de file dankzij mieren en sterrenstelsels?

Een neurowetenschapper, een bioloog, een fysicus en een artificieel intelligent systeem stappen een podium op. Kunnen zij vanuit hun expertise het fileprobleem oplossen? Dat was de vraag tijdens een panelgesprek van Eos Wetenschap op het Nerdland Festival. Het leverde even boeiende als irrelevante oplossingen op.

Liever lezen dan luisteren? Dit zijn enkele suggesties om het fileprobleem op te lossen.

Een plastisch verkeersbrein

Het Vlaamse verkeersnet versus het zenuwstelsel van de Caenorhabditis elegans.

Lucas Mergan, neurowetenschapper aan de KU Leuven: ‘Een zenuwstelsel lijkt op een wegennet. De zenuwcellen zijn dan de steden en gemeenten, de verbindingen ertussen de wegen. In 2019 publiceerden wetenschappers voor het eerst een volledige kaart van alle zenuwcellen en hun onderlinge verbindingen in een dier, de kleine rondworm Caenorhabditis elegans. De kaart met 302 zenuwcellen, 2 meer dan er steden en gemeenten zijn, lijkt verbazend goed op Vlaanderen. De gelijkenis is puur toeval en heeft geen enkele betekenis, maar het zenuwstelsel kan ons wel opinspireren om oplossingen te bedenken voor het fileprobleem. Het zenuwstelsel bestaat net zoals ons wegennet uit een vast netwerk, maar het is veel plastischer en kneedbaarder. Het kan snel nieuwe verbindingen maken of oude verbindingen verbreken, of bestaande verbindingen versterken of verzwakken. Als je bijvoorbeeld iets nieuw leert, dan zullen de betrokken zenuwbanen sterker worden zodat informatie daar beter kan vloeien. De plasticiteit van het wegennetwerk is nu beperkt tot hier en daar een extra rijvak of trein die ingezet wordt rond spitsuur. Je zou dat kunnen uitbreiden. Ons zenuwstelsel bestaat ook uit ontelbare cellen die van elkaar verschillen maar wel samenwerken als één systeem, terwijl bestuurders in het verkeer vooral hun eigen ding doen om zo snel mogelijk ergens te geraken. Dat egoïsme ligt vaak aan de basis van problemen.’ 

Laat AI de autoradio besturen

GPT-4, het onderliggende taalmodel van het immens populaire ChatGPT: ‘Een voor de hand liggende oplossing voor het fileprobleem is de ontwikkeling van een netwerk van zelfrijdende wagens die vanuit een centraal AI-systeem worden gecoördineerd. Maar je vraagt mij een alternatieve oplossing, en dus wil ik voorstellen om verkeersgebruikers te nudgen. We weten allemaal dat als het oranje wordt, we iets sneller gaan rijden. We kunnen een verkeerslicht dus op oranje laten springen op het moment dat bestuurders iets sneller moeten rijden. Ook muziek kan helpen. De wetenschap toont aan dat we sneller lopen als de beats per minuut omhoog gaan. Een AI-steem kan de nationale omroep overnemen. Als Hajo Beekman dan ziet dat er rond Gent een kijkfile ontstaat, dan kan de radio in de betrokken wagens bijvoorbeeld Don't Stop Me Now spelen.’

Mieren botsen om file te vermijden

Thomas Parmentier, bioloog aan de Universiteit Gent: ‘Mieren leggen snelwegen aan, van en naar voedselbronnen, maar eigenlijk staan ze nooit in de file. Wat ze wel doen, is constant botsen. Die botsingen zijn niet schadelijk en zelfs nuttig omdat er tegelijkertijd informatie over bijvoorbeeld de verkeersdrukte of kwaliteit van het voedsel uitgewisseld wordt. Het verkeer bij mieren, maar ook bij andere dieren, wordt gestuurd door heel simpele regels. Als het druk wordt op een mierensnelweg, dan maken de mieren de baan gewoon breder, of lopen ze in aparte rijstroken. Als de snelwegen echt dreigen vast te lopen, dan communiceren de mieren dat aan elkaar en neemt een deel van hen spontaan een alternatieve weg.’ 

‘Er gelden ook voorrangsregels. Wanneer er bijvoorbeeld mieren met kostbare prooien naar het nest lopen, dan zullen de andere mieren die werksters voorrang geven. Ze gebruiken dan drie rijstroken: de trage werksters met een zware buit op hun rug in het midden en de snellere werksters zonder bagage aan de zijkanten. In het mierenverkeer bestaat egoïsme niet, dat is hun grote sterkte.’

‘Sommige mieren hebben ook nog een andere leuke oplossing voor verkeersdrukte gevonden. In kolonies heb je vaak kleine en grote werksters. Als de snelwegen dreigen vast te lopen, dan kruipen de kleine werksters op de grotere en worden ze zo getransporteerd.’ 

De file verbindt ons met de kosmos

Spiraalvormig sterrenstelsel.

Sylvia Wenmackers, wetenschapsfilosofe gespecialiseerd in de grondslagen van kansrekening en fysica aan de KU Leuven: ‘Als ik in een harmonica-file sta, dan denk ik: zo voelt het dus om een ster te zijn. Ook sterren staan in de file en worden zelfs geboren dankzij die file. Sterren roteren in een elliptische baan rond het centrum van een melkweg of sterrenstelsel. Omdat de banen van verschillende sterren een klein beetje gedraaid zijn ten opzichte van elkaar, ontstaat er een soort spiraalstructuur. Op bepaalde plaatsen zitten die banen dichter bij elkaar en is het dus drukker. Niet alleen sterren maar ook interstellaire materie, gaswolken, en individuele deeltjes komen dan in een file terecht en er ontstaat een enorme drukgolf. Daardoor klappen de gaswolken in elkaar en ontstaan er nieuwe sterren. Onze melkweg bevindt zich, voor zover we weten, ook in een spiraalarm. Dus zelfs als je niet in de file staat, sta je toch in de file. Wat ik hier ook uit leer is dat het fileprobleem nog veel erger kon zijn. Als de analogie met sterren helemaal zou kloppen, dan zou dat betekenen dat je in de file staat en dat er zo plop, plop, plop overal nieuwe auto's bijkomen.’

Snelheidsduivels rondjes laten draaien

Vincent Ginnis, fotonicus aan de VUB: ‘Lichtdeeltjes helpen ons razendsnel informatie van de ene kant van de wereld naar de andere te brengen. Die lichtdeeltjes hebben iets gemeen met het verkeer: er ontstaan problemen omdat ze te snel gaan. Om de informatiestromen optimaal te houden, moeten we dus manieren vinden om lichtdeeltjes af en toe te vertragen. Dat is moeilijk, want licht wil graag op lichtsnelheid blijven. Een mogelijke oplossing is het licht even op te sluiten in een soort cirkelbaan waar het aan lichtsnelheid rondjes kan draaien tot de rechte banen terug vrij zijn. Het kan misschien een oplossing zijn om snelheidsduivels op een gelijkaardige manier even uit het verkeer te halen en op een cirkelbaan rondjes te laten rijden tot ze met aangepaste snelheid terug in het verkeer kunnen stromen.’ 

Schrödingers car 

GPT-4: ‘Als je een file niet waarneemt, dan bestaat hij niet. We moeten wagens voorzien van geblindeerde ruiten zodat de bestuurder niet naar buiten kan kijken. We moeten er ook voor zorgen dat de bestuurder niet kan voelen of er versneld of vertraagd wordt, want dat zou ook weer een observatie kunnen zijn. En er mag geen tijdsaanduiding zijn. Je gaat als passagier dus in een soort van zwarte wolk zitten en enige tijd later stap je uit zonder te weten of je in de file hebt gestaan of niet. GPT ziet een gelijkenis met Schrödingers kat. In dat bekend gedachte-experiment uit de kwantummechanica kan een kat in een doos tegelijkertijd levend als dood zijn. In Schrödingers car sta je dan tegelijk wel en niet in de file.’

Vogels en vissen met sensoren

Spreeuwen botsen wel degelijk.

Thomas Parmentier, bioloog aan de Universiteit Gent: ‘Spreeuwen verzamelen zich soms in een indrukwekkende zwerm die zich als een reusachtig wezen lijkt te bewegen. Helemaal perfect is hun verkeer niet, want de vogels botsen regelmatig tegen elkaar - zeker als ze door een roofvogel worden opgejaagd. Toch is hun groepsbeweging wonderbaarlijk goed gecoördineerd. De individuele vogels (of vissen in enorme scholen) kennen hun positie ten opzichte van de andere individuen zeer goed. Dat kunnen ze onder andere door minimale drukverschillen aan te voelen. Vissen die in een grote school zwemmen, baseren zich ook op het zicht. Sommige soorten dragen markeringen op hun zijkant zodat de vissen hun positie  ten opzichte van elkaar continu kunnen registreren.’ 


Gerelateerde artikels

Drie vrouwelijke pioniers die over het hoofd werden gezien
Podcast

Drie vrouwelijke pioniers die over het hoofd werden gezien

De ontdekster van het coronavirus was een vrouw, net zoals de eerste klimaatwetenschapper en de persoon die de Amerikaanse achterstand in de space race met Rusland dichtte. Wetenschapsjournaliste en deeltjesfysicus Margriet van der Heijden schreef er een boek over: “Ongekend”. In deze aflevering vertelt ze het verhaal van wetenschapsheldinnen June Almeida, Eunice Foote en Mary Sherman Morgan.

Lynn Margulis: niet vechten, maar samenwerken was cruciaal voor evolutie
Podcast

Lynn Margulis: niet vechten, maar samenwerken was cruciaal voor evolutie

Biologe Lynn Margulis veranderde onze kijk op de vroege evolutie radicaal. In 1967 kwam ze met de revolutionaire stelling dat niet competitie, maar samenwerking tussen verschillende micro-organismen de evolutie naar complexe organismen mogelijk maakte. Genetisch genealoog vertelt Maarten Larmuseau vertelt in deze aflevering over de geniale, maar ook omstreden, biologe.

Émilie de Châtelet: briljant wetenschapper en mode-icoon
Podcast

Émilie de Châtelet: briljant wetenschapper en mode-icoon

Émilie du Châtelet bewees, zeer ongewoon voor die tijd, dat een vrouw in een praaljurk net zo goed een wetenschappelijk genie kan zijn. Natuurkundige Frank Verstraeten en verhalenverteller Céline Broeckaert vertellen in deze aflevering van Wetenschapsheldinnen over het leven en werk van Émilie du Châtelet. Je zal merken dat ze hun adoratie voor Émilie moeilijk kunnen verstoppen.