Inhoud

Wij in 2026

01   Ons leven over twintig jaar

02   Het tijdperk van complexiteit

Communicatie

03   Kleiner, sneller en beter

04   Elektronica mag voortaan falen

05   Communiceren met licht

06   De volle ether

07   De nukken van software

08   We regelen alles te strak

09   De bescherming ligt al op de plank

10   Intelligenter reizen

Duurzaamheid

11   De eindige aarde

12   De starheid van onze energievoorziening

13   Zin en onzin van biodiesel

14   Nucleaire dromen en nachtmerries

15   Aangewezen op olie, kolen en gas

16   De ideale chemische fabriek

17   Honger de wereld uit

18   Leven op een vulkaan

19   De wereldwijde balans

De mens

20   De mens nadoen en verbeteren

21   De transparante mens

22   De computer krijgt een witte jas

23   Zelfdenkende pillen

24   Elektronische beschermengel

25   Het programma van ons leven

26   Het lichaam vernieuwen

27   Het eeuwige leven

28   De stille opmars van de speelgoedmens

29   Spieken bij de natuur

30   Het leven namaken

31   Op zoek naar de ziel

Het is aan ons

32   De wereld in de maalstroom

33   Technologie die ons leven zal veranderen

Nieuw Amsterdam Uitgevers

Dit boek is tot stand gekomen in samenwerking met de Technische Universiteit Eindhoven, ter gelegenheid van haar vijftigjarig bestaan.

Nieuw Amsterdam Uitgevers

Postbus 15511

1001 NA Amsterdam

Eerste druk november 2006

Derde druk juni 2007

Copyright © 2006 Rutger van Santen, Djan Khoe en Bram Vermeer

Alle rechten voorbehouden

Redactie De Twee Hanen, Kimswerd

Boekverzorging werkbeeld, eloy bruins, Haarlem

NUR 740

ISBN - 978 - 90 - 468 - 0760 - 6

www.nieuwamsterdam.nl

Deze digitale editie is gemaakt naar de derde druk, 2007: Met ISBN 978 90 468 0187 1

Inleiding

Wij in 2026

01 Ons leven over twintig jaar

Hoe ziet ons leven er over twintig jaar uit? Misschien hebben we een wasmachine die zelf waspoeder maakt. Of we slikken geneesmiddelen die zelf uitzoeken waar de zieke plekken in ons lichaam zitten. En als we oud zijn, zullen robots ons helpen het bed uit te komen. Zo zou het kunnen zijn over twintig jaar. Veel van dit soort ontwikkelingen zijn nu al te zien in onze laboratoria. Net als een betere energievoorziening en nieuwe manieren om te communiceren.

Visionairs

Dertig prominente wetenschappers vertellen hoe zij zouden willen dat de wereld er over twintig jaar uitziet. Voor welke problemen komt de mensheid in de komende twee decennia te staan? Hoe lossen we die op? Welke doorbraken kunnen we verwachten? Twintig jaar is al heel snel voor technologen, want technische ontwikkelingen vergen vaak een lange adem, en zaken waar nu aan wordt gewerkt zijn wellicht pas over twee decennia realiteit. Daarom is 2026 voor veel wetenschappers geen verre toekomst, de ontwikkelingen liggen in het verlengde van wat nu al zichtbaar is in laboratoria. In dit boek staan geen sciencefictionverhalen over propellers die je op je rug bindt of robots die de wereld in bezit nemen. Misschien dat dit ooit gebeurt, alleen niet over twintig jaar.

Maar twee decennia is óók ver genoeg om los te komen van de kleine problemen die het leven van onderzoekers in laboratoria plagen. Dit boek gaat daarom niet over kleine verbeteringen in bestaande technologie of over alweer de volgende generatie microchips. Er wordt evenmin uitgerekend hoeveel Nederlanders er dan zijn, hoeveel auto’s we hebben en hoeveel ziekenhuisbedden er nodig zijn. Dit boek doet niet aan statistiek en scenarioberekeningen. Ook zonder dit soort getallen zijn belangrijke knelpunten in onze maatschappij al direct duidelijk. En daar gaat het om. We willen laten zien hoe techniek kan bijdragen aan het oplossen daarvan.

Een gouden jubileum

Dit boek is tot stand gekomen op initiatief van de Technische Universiteit Eindhoven, die in 2006 vijftig jaar bestaat. De universiteit wil vooruitkijken en inventariseren welk onderzoek de komende jaren nodig en wenselijk is. De techniek zal vooral een grote rol spelen als het erom gaat in onze levensbehoeften te voorzien. Dat is al vanaf de oertijd zo geweest. We leerden het land bewerken, met elkaar communiceren en gezond blijven. In onze westerse wereld heeft bijna iedereen voldoende te eten, een dak boven zijn hoofd en schoon water. Er is voldaan aan veel basale behoeften. Maar is daarmee de rol van de techniek kleiner geworden in ons deel van de wereld?

Allerminst, zo blijkt uit de interviews. De auteurs vroegen de experts naar wat in hun ogen belangrijke wereldproblemen waren. Ze blijken zich bijvoorbeeld zorgen te maken over de vervuiling van de atmosfeer, klimaatverandering, aantasting van onze veiligheid, het probleem om voldoende voedsel voor de wereld te produceren. De geïnterviewden zijn niet de enigen die zich zorgen maken over de toekomst. De Deense milieuactivist Bjørn Lomborg organiseerde in 2004 een conferentie in Kopenhagen om de belangrijke wereldproblemen te bespreken. Lomborg was zwaar bekritiseerd om zijn constatering dat we op veel gebieden het milieu hebben verbeterd. Met deze conferentie wilde hij zo nauwkeurig mogelijk de balans opmaken, ook op andere gebieden. De bijeengeroepen experts maakten een lijstje, met de belangrijkste uitdagingen. De toptien van problemen werd de Consensus van Kopenhagen. Veel van de onderwerpen op dit lijstje werden ook door onze geïnterviewden genoemd:

klimaatverandering;

besmettelijke ziekten;

gewapende conflicten;

scholing;

financiële instabiliteit;

overheden en corruptie;

ondervoeding en honger;

bevolking en migratie;

hygiëne en water;

subsidies en handelsbarrières.

Bij elkaar zou dat de topprioriteit moeten zijn voor iedereen die iets aan de wereld wil verbeteren. En wij technologen hebben die pretentie. Niet al deze onderwerpen komen in dit boek aan de orde. Subsidies zijn een politieke kwestie. Het voorkomen van gewapende conflicten ligt niet in de macht van technologen. Maar het lijstje uit Kopenhagen geeft ook ingenieurs de inspiratie om grenzen te verleggen. In het lijstje van Kopenhagen zijn duurzaamheid, gezondheid en communicatie belangrijk. Ziekten, de problemen rondom ouderdom, handel, scholing, begrip tussen volken: techniek kan daar veel verschil maken.

Hans van Duijn,
rector magnificus
Technische Universiteit Eindhoven

02 Het tijdperk van complexiteit

Perspectief
Grote schokken worden beheersbaar

Technologie
Complexiteitswetenschap

Visionair
Klaus Mainzer, hoogleraar analytische filosofie en wetenschapstheorie, Universität Augsburg

De tijd dat je een geniale uitvinding in een schuur achter je huis kon doen is definitief voorbij; alle simpele oplossingen zijn al bedacht. Wie techniek wil verbeteren moet van goeden huize komen en samen met een groep toegewijde mensen hard werken, vaak met kostbare apparatuur. Er zitten soms honderdduizend ontwerpuren in een nieuwe microchip, een nieuwe auto of een nieuwe techniek om stroom op te wekken. Om bestaande technieken te verbeteren moet je dus een goed inzicht in alle verbanden hebben.

Complexiteit

Technologen houden zich bezig met steeds complexere zaken. En steeds vaker beneemt die complexiteit het zicht op prestaties en problemen. Eeuwenlang hebben wetenschappers zich vooral beziggehouden met simpele, goed voorspelbare verschijnselen, zoals snaren die trillen en slingers die ritmisch heen en weer gaan. Het zijn verschijnselen waar oorzaak en gevolg evenredig zijn. Dat lineaire verband zorgt voor een grote regelmaat, die helpt om die verschijnselen te begrijpen. Een appel valt altijd op dezelfde manier uit een boom. Dat brengt wetenschappers op het spoor van natuurwetten. Het helpt ook om een proces los van zijn omgeving te bestuderen, geïsoleerd van invloeden van buitenaf. Bij een slinger telt alleen de zwaartekracht; al het andere heeft, op het eerste gezicht, een verwaarloosbare invloed. De situatie kan ontleed worden in afzonderlijke factoren, die zich onafhankelijk van elkaar laten bestuderen. Wetenschappers noemen dit lineaire processen omdat oorzaak en gevolg direct in elkaars verlengde liggen.

Bij complexere apparaten is er vaak sprake van allerlei processen die elkaar tegelijk kunnen tegenwerken of versterken. Er bestaat dan geen simpele evenredigheid meer tussen oorzaak en gevolg. Dit soort processen is daarom niet-lineair; regelmaat en voorspelbaarheid ontbreken hier dan ook vaak. De situatie laat zich niet makkelijk ontleden in afzonderlijke invloeden en het geheel is wezenlijk anders dan de som der delen. Daarom is het lastig om niet-lineaire processen te doorgronden, maar in de loop van de twintigste eeuw ontwikkelde zich een tak van de wiskunde die dit soort problemen te lijf ging; er werden methoden ontwikkeld die toch voorspellingen opleveren. Sommige niet-lineaire vraagstukken bleken wel degelijk opgedeeld te kunnen worden in lineaire factoren. Dankzij de groeiende computerkracht lukt zo’n opdeling sinds de jaren tachtig steeds beter.

Die benadering bleek op een aantal gebieden krachtig, maar faalde soms ook volledig. Als er in een vraagstuk sterke verstorende factoren optreden, wordt het resultaat al gauw onberekenbaar. De baan van rotsbrokken die rond de zon cirkelen is bijna niet te voorspellen. Een kleine verandering in de beginsituatie heeft vaak grote gevolgen voor het eindresultaat. Dat is desastreus voor de uitkomst van voorspellingen, want zo precies zijn de waarnemingen van een beginsituatie meestal niet.

Technologen hebben vaak met dit soort situaties te maken. Als onderdelen in een machine op elkaar gaan reageren, wordt het lastig om te berekenen hoe de machine als geheel gaat werken. Komt altijd de juiste vloeistof in het juiste chemische vat? Dat soort vragen zijn moeilijk te beantwoorden.

‘Toen ik een lezing gaf over complexiteit bij DaimlerChrysler, werd ik meegenomen naar een zaaltje. De ingenieurs hadden een prototype van een zelforganiserende auto gemaakt.’ Aan het woord is Klaus Mainzer, natuurkundige en filosoof. Uren kan hij spreken over complexiteit, de schokken bij bifurcaties, de moeilijkheid die ontwerpers ondervinden en de niet-lineaire processen in onze maatschappij.

Carlets

Klaus Mainzer vertelt dat de elektronica in een auto steeds ingewikkelder wordt. ‘Het is onvoorstelbaar, hoeveel elektronica er in een auto zit. En het wordt nog meer. Steeds vaker komt het voor dat auto’s er om een onverklaarbare reden mee ophouden. Dan moet je hem uitdoen en weer starten, en dan doet hij het weer. Elektronische systemen zijn rigide, inflexibel en hebben een sterke samenhang. Dat betekent dat een kleine onregelmatigheid kan leiden tot falen van het geheel. Als je remt voor een verkeerslicht, kan het gebeuren dat alles ermee ophoudt.’

‘Maar,’ vervolgt Mainzer, ‘de ontwerpers bij DaimlerChrysler hadden een prototype gemaakt waarbij de auto in autonome onderdelen was onderverdeeld. Deze carlets kunnen zichzelf configureren en samenwerking met andere carlets aangaan. Als de carlet voor de lamp uitvalt, zoeken de resterende delen samenwerking met een andere carlet, om die vitale functie toch uit te kunnen voeren. Het is precies zoals met je brein. Als je een herseninfarct krijgt, vallen sommige functies uit. Misschien dat je niet meer kunt spreken. Maar dan nemen het schrijven en de mimiek het over. En met heel veel trainen kan vaak het spraakdeel toch weer geactiveerd worden.’

‘Complexe systemen zijn dus niet alleen abstracte wiskunde, we komen ze overal tegen. Als we beter weten waar het in dat soort systemen mis kan gaan, kunnen we dat falen voorkomen,’ legt Klaus Mainzer uit. ‘Bij complexe systemen zijn er veel componenten die ieder
een eigen gedrag hebben en elkaar beïnvloeden. Het geheel blijkt dan meer te zijn dan de som der delen. Plotseling falen of juist zelforganisatie zijn eigenschappen van het geheel. En dat is gepreciseerd door de wiskunde van de niet-lineariteit. In de laatste jaren zijn er veel mathematische technieken ontwikkeld om grip te krijgen op dat collectieve gedrag.’

Zelforganisatie

Een goed voorbeeld is het water van een rivier dat onder een brug door stroomt. Als de rivier traag stroomt, zie je het water langs de brugpijlers gaan. Er ontstaan kleine golfjes rond de pijlers, maar die doven snel uit. Als de rivier sneller stroomt, breekt het golfje en ontstaan meer golven. Uiteindelijk kunnen er draaikolken ontstaan. Het vormen van draaikolken is een voorbeeld van zelforganiserend gedrag. Er ontstaan patronen en de draaikolkjes vormen steeds weer nieuwe draaikolkjes. Zo’n
zelforganisatie en vermenigvuldiging komen in veel complexe systemen voor.

De overgang is vaak scherp. Het ene moment is er nog kabbelend water, als de rivier ietsje sneller gaat stromen, ontstaan er plotseling draaikolkjes. Dit soort scherpe overgangen komen we in veel complexe systemen tegen en ze heten bifurcaties.

Hetzelfde kan in de wereldwijde financiële handel gebeuren. Het ene moment kabbelt de handel door, het volgende moment breekt er chaos uit en kelderen de koersen. Een kleine verstoring kan grote gevolgen hebben en dan is de overgang scherp, wat vrijwel altijd een catastrofe betekent.

Regendruppels en ijskristallen zijn andere klassieke voorbeelden van zelforganisatie van complexe systemen. Door interacties op kleine schaal tussen de watermoleculen ontstaat een grootschalige orde. Maar de wetenschap van complexiteit is niet alleen belangrijk voor het maken van ingewikkelde apparaten of het begrijpen van regendruppels. ‘Het kan zelfs op de biologische wetenschappen worden toegepast. Het organiserende principe in de natuur is zelforganisatie. Dat is de strategie van de natuur om complexiteit te hanteren,’ aldus Mainzer. ‘We kunnen niet elke beweging van ons lichaam besturen. Het grootste deel wordt geregeld door zelforganisatie.’ Die zelforganisatie speelt bijvoorbeeld een belangrijke rol in ons hart. We kunnen het kloppen van ons hart niet bewust regelen. Als we dat zouden moeten doen, zouden we elke minuut van de dag en nacht met ons overleven bezig zijn. Het hart regelt dat zelf en de hartspieren vertonen collectief gedrag. Een cel krijgt een signaal binnen en produceert vervolgens zelf ook dat signaal voor zijn buren. Zo is er een collectief van cellen dat elkaar beïnvloedt. Het resultaat is het ritmisch pompen van het hart.

‘De doorgifte van signalen gaat soms mis,’ legt Mainzer uit, ‘dan wekt het hart zelf a-ritmische golven op. Deze zogeheten spiraalgolven voel je als hartkloppingen. Dat coherente golfgedrag kan overgaan in een chaotisch gedrag, meestal met de dood als gevolg. Het is dus heel belangrijk om dit soort overgangen te zien aankomen. Soortgelijk gedrag vertonen ook de hersenen. Een enkele hersencel kan niet denken, maar de sterke samenhang tussen de neuronen zorgt voor collectief gedrag, dat we kunnen meten. Er zijn groepen cellen die samen een taak vervullen. Maar ook dat gaat soms mis. Dat zie je bij epilepsiepatiënten. Dan is er een plotselinge overgang en ineens vertonen de hersenen chaotisch gedrag. Er zijn nu microchips ontwikkeld die continu een EEG van de hersenactiviteit opnemen, en analyseren of de activiteit een kritische overgang nadert. Dan ben je gewaarschuwd. Een epilepticus kan dan zijn auto aan de kant zetten en hulp zoeken.’

De bouwstenen van het leven (eiwitten, cellen en organen) zijn allemaal complexe systemen, met een hoge graad van zelforganisatie. We komen ze in deel 3 van dit boek uitgebreid tegen als we het hebben over leven en gezondheid. Ingrijpen bij ziekte is zo moeilijk omdat de samenhangen zo complex zijn. Volgens Klaus Mainzer kan zelfs het ontstaan van leven worden opgevat als een opvolging van faseovergangen. ‘Dat gaat van de prebiotische chemie naar een steeds hogere vorm van zelforganisatie en zelfreplicatie. Het is de kunst om dat ook in technische vormen van zelforganisatie voor elkaar te krijgen.’ Hij noemt als voorbeeld robots. ‘Die lopen nogal houterig. Geen wonder, elke beweging wordt centraal aangestuurd en is in regels vastgelegd. Maar er worden ook zelflerende robots gebouwd. Zo’n wezen meet de zwaartekracht en merkt welke kant hij opvalt. Precies op tijd verplaatst hij zijn benen of draait hij met zijn armen. Dat blijkt veel simpeler te zijn dan alle bewegingen van elektromotoren doorrekenen. Op die manier kan hij zelfs op stelten lopen.’

Goede computerprogrammeurs laten robots dus leren wanneer er een kritisch punt bereikt wordt. Als de machine een keer te veel wankelt, dan is het handig om dat te onthouden, zodat hij het de volgende keer beter doet. De software zorgt ervoor dat robots zichzelf een beetje kunnen aanpassen aan de omstandigheden.

Bedrieglijk evenwicht

Volgens Klaus Mainzer komt de complexiteitswetenschap ook goed van pas bij het oplossen van klimatologische problemen. Bij klimaatberekeningen gaat het om grootschalige computersimulaties, van onder meer luchtstromingen, wolkenpatronen en interactie met de oceanen. In het klimaat kunnen kleine oorzaken grote gevolgen hebben. Er is waarschijnlijk weinig voor nodig om een oceaanstroming net een andere route te laten volgen. Maar als zoiets gebeurt met de Warme Golfstroom die langs Europa trekt, wordt het in Nederland net zo koud als in Alaska. Juist dat soort kritieke overgangen zijn belangrijk. En je kunt ze zien aankomen. Het is een kwestie van de vinger aan de pols houden, veel meten en met computermodellen zien of er een kritieke verandering op gang komt.

In de economie is eveneens sprake van veel interacties, en de complexiteitswetenschap geldt daarom ook daar. ‘Adam Smith zag dat er een evenwicht ontstaat van vrije economische krachten. Vraag en aanbod vormen op een natuurlijke manier een prijs. Smith noemde dat de onzichtbare hand van de economie. Dat is een andere term voor zelforganisatie. Hij geloofde dat dit evenwicht een toestand van rijkdom zou zijn, hij geloofde in de wealth of nations . Maar dat is natuurlijk niet zo. We zien ook evenwichten waarbij veel armoede optreedt.’

Evenwicht is niet gegarandeerd in een complex systeem als de economie. De dynamica van de markten wordt bepaald door faseovergangen, aantrekkers van instabiliteit, chaos, willekeur. Dat zie je bij twee firma’s die vrijwel exact hetzelfde product verkopen. In de sterke concurrentie tussen die twee kan instabiliteit optreden, en op dat punt kan een klein voordeel van de ene firma beslissend zijn. Een concurrentiestrijd wordt dus niet alleen door kwaliteit beslist, maar ook door willekeurige omstandigheden. Daarna slaat de balans door. The winner takes all . ‘Ik vind Apple-computers lekkerder werken, maar ik heb hier een Windows-laptop, want anders heb ik steeds problemen met de aansluiting hier op het instituut,’ geeft Mainzer als voorbeeld. ‘Zulke dilemma’s gelden ook in de evolutie; dat is geen optimaliseringsproces. Niet de beste soorten zijn de winnaars, maar de winnaar is degene die de gelegenheid weet te gebruiken. Je moet sterk zijn op het beslissende moment. Dat kunnen we leren van niet-lineaire dynamica.’

Ook in de economie als geheel zijn er abrupte overgangen. Zwarte Donderdag, de dag in 1929 toen de beurzen ineenstortten, kwam als een complete verrassing. ‘Mensen waren er niet op voorbereid. Waarom gebeurde dat juist op dat moment? Het antwoord komt uit de niet-lineaire dynamica. Als je de signalen ziet aankomen, ben je voorbereid. Dan kun je een strategie hebben. En er worden tegenwoordig zoveel gegevens over de financiële markten vastgelegd dat het mogelijk is om dit soort analyses te maken. Het zijn niet alleen de pieken en dalen die belangrijk zijn,’ vervolgt Mainzer, ‘er zijn ook cycli. De markt heeft een echo, een geheugen. Technologie is altijd een belangrijke drijvende kracht in die cycli. Industriële innovatie leidt tot een nieuwe manier van werken. Dat zagen we bij de uitvinding van de elektriciteit en de pc. Er ontstaan vormen van samenwerking en langdurige betrekkingen. Uiteindelijk leidt dat tot verstarring. Dan blijkt het een luchtbel en stort alles in. Dan treedt er een correctie op. Die patronen kunnen we analyseren.’

Maar volgens Klaus Mainzer is de samenhang uiteindelijk nog veel breder. ‘Een vliegtuig dat zich in het World Trade Center in New York boort, heeft een sterke invloed op de beurzen. Toch zie je dat niet aankomen in de financiële fluctuaties. Daarvoor moet je wereldwijd de maatschappelijke ontwikkelingen peilen en analyseren. En dat is nog wat ingewikkelder.’ Toch is ook de samenleving als geheel een terrein waarop de verschijnselen van complexiteit duidelijk aan het licht komen: revoluties, bewegingen van onderop en politici die het moment weten te gebruiken. De maatschappij als geheel heeft kenmerken die je niet op individuen kunt terugvoeren. Een klassiek voorbeeld is het groepsgedrag van mieren. Zonder centrale aansturing of bevelen is er een perfecte organisatie. Een individuele mier kan doen wat hij wil, maar het collectief leert en vertoont intelligent groepsgedrag.

Meten en patronen ontdekken

Complexiteit ligt aan de basis van veel ontwikkelingen die in dit boek zijn beschreven. Wie werkelijk wil ingrijpen in het menselijk lichaam, moet de complexe samenhang doorgronden. Wie een foutloze microchip wil maken, moet iets begrijpen van de zelforganisatie van materie. Wie duurzame energie wil, moet zorgen voor andere energienetten om de bronnen aan elkaar te koppelen.

Complexiteit is exacte wetenschap. Misschien dat we de toekomst niet kunnen voorspellen, er is wel veel te zeggen over doorbraken, veranderingen en beïnvloedingen. Je kunt iemand bij een epilepsieaanval waarschuwen voor de chaos in de hersenen. Instorting van financiële markten werpt zijn schaduw vooruit. ‘Als je meer wilt weten, stuur ik mensen naar buiten. Je moet meten, veel gegevens verzamelen, die actueel houden en dan flink gaan rekenen. Zo kun je uiteindelijk de patronen ontdekken die je zoekt. Je kunt de toekomst niet voorspellen, maar kritische overgangen kun je zien aankomen,’ aldus Mainzer.

Als je weet hoe het in elkaar steekt, kun je proberen grote schade te voorkomen. Net als de epilepticus die zijn auto aan de kant zet. ‘Dat dingen complex zijn, betekent niet dat je er geen gunstige invloed op kunt hebben. Toen bleek hoe niet-lineair ons leefmilieu is, dachten veel mensen dat we alle verandering zouden moeten voorkomen. Als kleine oorzaken grote gevolgen kunnen hebben, moet je ook voor kleine oorzaken oppassen, anders veroorzaakt een vlinder een orkaan. Dat dachten velen, maar dat is niet zo,’ legt Mainzer uit. ‘Zolang je niet in de buurt bent van een kritische overgang, kun je veel doen zonder dat je de balans onherstelbaar verstoort. Daarbinnen heb je de speelruimte om de niet-lineaire dynamica de baas te blijven.’

Deel 1

Communicatie

03 Kleiner, sneller
en beter

Dit boek is voor een groot deel in Berlijn geschreven, 600 kilometer verwijderd van de Nederlandse experts die geïnterviewd werden. In de honderden telefoongesprekken, e-mails en chats die voor het samenstellen nodig waren, heeft niemand die afstand gemerkt.

De wereld is klein geworden. In de jaren zeventig stonden we nog met de stopwatch in de hand naar het buitenland te telefoneren. Drie minuten praten met New York was even duur als een kwartaalabonnement op een krant. Bellen naar Barcelona of Parijs is inmiddels goedkoper dan een gesprek met Pieterburen of Vaals. We zijn er gewend aan geraakt om onderzoeksrapporten via de mail te versturen en gevoelens aan een chat toe te vertrouwen. We werken bijna even makkelijk samen met iemand aan de andere kant van de wereld als met iemand twee straten verderop. Bedrijven besteden via internet hun boekhouding uit in India. Fotografen verkopen hun werk wereldwijd. En ondertussen luisteren we tijdens het werk naar een Japans radiostation.

Global village

De Canadese mediagoeroe Marshall McLuhan voorspelde in 1962 de global village . Hij voorzag dat barrières van tijd en ruimte zouden wegvallen in onze communicatie, waardoor mensen relaties zouden krijgen op wereldschaal. Door de snelle groei van de communicatiemogelijkheden zijn de laatste tien jaar veel van zijn analyses uitgekomen. Toch is de hele wereld niet één dorp geworden. Grote delen ervan behoren nog niet tot de global village en de wereldkaart van internetkabels laat dat heel goed zien. Zo lopen de grote verbindingen bijvoorbeeld om het Afrikaanse continent heen; van de Atlantische Oceaan gaan ze via Kaap de Goede Hoop naar de Stille Oceaan. Hier en daar is er een aftakking naar de Afrikaanse kust. Het heeft iets weg van de handelsroutes van onze VOC -schepen. Een kabel dwars door het Afrikaanse continent zou veel te kwetsbaar zijn; bovendien is er ter plekke weinig geld voor snelle internetverbindingen. Zo gaat de communicatierevolutie aan een heel continent voorbij. En de zakenwereld laat Afrika daarom links liggen. Softwarebedrijven zoeken geen programmeurs in Kameroen, maar ontwikkelen hun computerprogramma’s in China en India.

Toch gaat de verbetering van de communicatiemogelijkheden in hoog tempo door. Elk jaar verdubbelt de capaciteit en halveert de prijs. Over twintig jaar zou de situatie daarom wel eens heel anders kunnen zijn. Dan zijn ook de internetloze gebieden verbonden. Het begin van die veranderingen is al zichtbaar, want in computerprojecten die wereldwijd door vrijwilligers worden opgezet, spelen Afrikanen een belangrijke rol. Bijvoorbeeld Linux, een gratis alternatief voor Windows en de Mac, wordt helemaal gemaakt door vrijwilligers, ook uit Afrika. Op die manier vinden programmeurs aansluiting bij de wereldwijde technologische ontwikkelingen. En over enige tijd zal ook het bedrijfsleven de Afrikaanse specialisten wel weten te vinden.

Zo gaat het bij het vergroten van communicatiemogelijkheden. Als communicatie sneller en goedkoper wordt, kunnen meer mensen eraan deelnemen en uiteindelijk ook deel gaan uitmaken van de wereldwijde economie. Communicatie en ontwikkeling hebben alles met elkaar te maken. Maar communicatie is meer dan alleen zaken doen. Het beïnvloedt de manier waarop we denken, praten en handelen. Geen wonder dat de Amerikaanse geheime diensten het wereldwijde internetverkeer zo volledig mogelijk afluisteren en de Chinese regering internet zelfs censureert. Verder is communicatie natuurlijk een bindende factor. Niemand denkt nog dat Frankrijk en Duitsland met elkaar in oorlog komen, want daarvoor zijn deze landen economisch te veel met elkaar verbonden. Beide landen geven inmiddels gezamenlijk geschiedenisboekjes voor het onderwijs uit, waarin het gemeenschappelijke Frans-Duitse verleden behandeld wordt.

Het is te verwachten dat de technologie ook zulke barrières kan slechten. Dus als de communicatiemogelijkheden in hetzelfde tempo blijven groeien, wordt het over twintig jaar nog druk bij de dorpspomp van onze global village.

Complexiteitswetenschap

Daarvoor zijn nog wel enkele technische doorbraken nodig, want communicatienetwerken dreigen op verschillende punten vast te lopen. Communicatie groeit sneller dan de mogelijkheden van elektronica. Dat is een probleem, want elektronica speelt een wezenlijke rol op de knooppunten van deze netwerken. En natuurlijk aan de uiteinden van een verbinding, waar pc’s, telefoons en beeldapparatuur staan. Als straks de elektronica het niet meer kan bijhouden, stopt de groei. En hebben we een nieuw soort elektronica en nieuwe technieken voor communicatie nodig.

Dat nieuwe zit lang niet altijd in betere materialen, snellere schakelaars en kleinere onderdelen. We kunnen de knooppunten van internet sneller maken, maar als iedereen tegelijk communiceert blijft het vastlopen. We kunnen krachtigere microchips maken, maar die maken meer fouten. We kunnen alles in een fabriek strak plannen, maar als één onderdeel ontbreekt, staan de machines toch weer niets te doen. Bij al deze problemen zijn de netwerken tot het uiterste belast. De ene keer gaat het om een communicatienetwerk voor internet, de andere keer om machines die samen voor de productie in een fabriekshal zorgen. Dergelijke netwerken zijn stuk voor stuk complexe systemen, met componenten die elkaar soms sterk beïnvloeden. En daarvoor geldt hetzelfde als bij alle andere complexe systemen: ze kunnen stabiel zijn of chaotisch gedrag vertonen.

Stug uitvoeren van voorgeschreven roosters, routes en communicatieprotocollen maakt dat alles vastloopt. Kleine oorzaken kunnen dan grote gevolgen hebben. Als één onderdeel het begeeft, staat heel het raderwerk stil. Dan faalt een microchip of ligt de productie plat. De complexiteitswetenschap leert ons om in zulke situaties intelligentie in te bouwen. Als het ergens spaak dreigt te lopen moet het netwerk zichzelf opnieuw organiseren, zodat het verkeer dan langs een ander knooppunt wordt geleid. Intelligente netwerken zijn zelfreparerend, zelforganiserend en zelflerend. Ze passen zich aan de omstandigheden aan. Dat soort intelligentie biedt niet alleen in communicatienetwerken ondersteuning. Het zorgt er ook voor dat fabrieken betrouwbaarder produceren en vliegtuigen minder vertraging oplopen.

Dit boek is ook verkrijgbaar als papieren boek ISBN 978 90 468 0187 1