Voetgangers in Zuidhorn testen computer van de toekomst

Onderzoekers van de RUG en de Czech Academy of Sciences hebben op 14 februari in samenwerking met de gemeente Westerkwartier een piëzotegel geplaatst bij het station van Zuidhorn die gekoppeld is aan een prototype van een nieuw soort energiezuinige computer. Het is een zogeheten neurmorfe computer, geïnspireerd op de werking van het menselijk brein. De tegel registreert passerende reizigers, de computer analyseert de data.

De tegel bevat piëzo-elektrisch kristallen. In die kristallen gaat stroom lopen wanneer het vervormt. Piëzo-kristallen zorgen bijvoorbeeld voor de vonk in veel gasaanstekers: door op de knop te drukken vervorm je het kristal, wat een elektrische spanning veroorzaakt daarmee een vonk. De onderzoeksgroep Nanostructures of Functional Oxides onder leiding van RUG-hoogleraar Beatriz Noheda heeft de piëzo-materialen ontwikkelt die verwerkt zijn in de tegel die bij het station in Zuidhorn. Wanneer voorbijgangers hier overheen lopen drukken ze het materiaal in en dus wordt er elektriciteit opgewekt. Die laat een lampje knipperen van een lampje, maar vormt ook in input voor de neuromorfe computer die aan de tegel verbonden is. Een zonnepaneel voorziet de computer van stroom.

Materialen

Een neuromorfe computer is geïnspireerd op de werking van een menselijk brein. Het brein heeft een kleine 20 watt nodig om te werken, terwijl een computer voor dezelfde hoeveelheid berekeningen 80 kilowatt gebruikt. Omdat computers zo’n 10 procent van alle energie verbruiken die op de wereld wordt geproduceerd valt er enorm veel  te besparen door hun efficiëntie te verbeteren.

RUG-onderzoekscentrum CogniGron brengt onderzoekers uit de velden van wiskunde, natuurkunde, materiaalkunde en kunstmatige intelligentie bij elkaar om zo’n efficiëntere computer te ontwikkelen. Het onderzoek is vooral gericht op het ontwikkelen van nieuwe materialen die informatie kunnen verwerken op een vergelijkbare manier als de zenuwcellen in ons brein, zodat ze minder energie verbruiken.

Updates

Wetenschappelijk coördinator van CogniGron Jasper van der Velde denkt dat er potentie zit in het prototype dat nu in Zuidhorn staat: ‘In verschillende onderzoeksgroepen van onder anderen Beatriz Noheda, Tamalika Banerjee en Maria Loi zijn er verschillende veelbelovende nieuwe materialen ontwikkeld die gebruikt kunnen worden in de computer. Door updates te geven aan het prototype hopen we de efficiëntie te verbeteren.’

Wethouder Hielke Westra is verantwoordelijk voor innovatie en duurzaamheid binnen de gemeente Westerkwartier: ‘In het gebied rondom het station kan het druk worden, dus voor ons is het nuttig om te weten waar mensen langslopen. Van die data kunnen wij weer gebruik maken.’ De gemeente Westerkwartier heeft los van deze samenwerking met de RUG nog meer duurzame initiatieven. Westra: ‘Een voorbeeld zijn de ondergrondse afvalcontainers. Die gebruiken stroom, maar het kost veel geld en moeite om ze aan te sluiten. Nu zijn er een aantal zelfvoorzienend gemaakt door middel van een zonnepaneel en een accu, waardoor de aansluiting niet meer nodig is. '

Samenwerking

De piëzo-tegel met de neuromorfe computer is er gekomen dankzij een nauwe samenwerking tussen de RUG en de gemeente Westerkwartier. De samenwerking laat zien wetenschap is te verbinden met de maatschappij. De data van passerende voetganges op het station in Zuidhorn helpt het onderzoek van de RUG, en de gemeente Westerkwartier laat het publiek kennismaken met wetenschappelijk onderzoek van de universiteit.

Noheda vindt de samenwerking belangrijk: ‘Met een onderzoek als dit kunnen we mensen stap voor stap laten zien wat we aan het doen zijn. Er is een langetermijnvisie voor zowel de tegel als de computer. Het duurt soms tientallen jaren om grote stappen te maken in een onderzoek, en de maatschappij merkt daar in de tussentijd niet veel van. Door prototypes te testen midden in het dorp zien mensen niet alleen het eindresultaat, maar ook de tussenstappen en zijn zo meer betrokken bij wat we aan het doen zijn.’

Energiepad

Bij de piëzo tegel en de computer staat ook een informatiebord over neuromorfe computers en onderzoekinstituut CogniGron. Het bord is een toevoeging aan het Energiepad van Zuidhorn dat vorig jaar is geopend. Dit bestaat een serie aan informatieborden, met name bedoeld om leerlingen van de nabij liggende school te leren over duurzame energie.

Op een webpagina is live data van de piëzo-tegel te zien. Dat zijn onder meer grafieken van het aantal stappen op de tegel en van de energie geleverd door het zonnepaneel zijn daar zichtbaar. Ook is het mogelijk om de ruwe data van de afgelopen dagen te downloaden en zelf grafieken te maken.

Tekst: Yorik Maatman en Tim de Vries