High Tech Systems Center nog altijd springlevend

Sinds twee jaar is het High Tech Systems Center onderdeel van het Eindhovens AI-instituut Eaisi. Daarmee lijkt het mechatronicacentrum misschien verdwenen in het AI-geweld, maar de onderzoeksthema’s rond hightech systemen gaan veel verder dan alleen kunstmatige intelligentie. Er gaan stemmen op om HTSC weer meer eigen smoel te geven.

Alexander Pil

‘Ja, we zijn er nog.’ Aan de andere kant van de videocall verschijnen de bekende gezichten van het High Tech Systems Center (HTSC) in beeld: Marc Hamilton, Jan-Jaap Koning en Ton Peijnenburg. Want het mechatronicacentrum van de TU Eindhoven mag dan sinds een paar jaar deel uitmaken van het veel grotere Eaisi-instituut, de activiteiten zijn allerminst stopgezet. ‘De bekendste gezichten zijn wel vertrokken’, zegt Peijnenburg, doelend op de twee voormalige boegbeelden van HTSC: Katja Pahnke en Maarten Steinbuch. Dat duo heeft de overstap gemaakt naar Eindhoven Engine.

‘Voor de buitenwereld kan het allemaal wat verwarrend overkomen’, geeft Peijnenburg toe, dus hij legt graag uit hoe het zit en wat de verschillen zijn tussen de twee initiatieven. ‘Het High Tech Systems Center is ontstaan om multidisciplinaire vraagstukken uit de industrie te analyseren en alloceren binnen de TUE, die van nature een monodisciplinaire onderzoeksgedreven organisatie is. Die katalyserende formule werkt; zowel intern als extern is er zichtbaarheid. Eindhoven Engine heeft dat idee opgerekt. In samenwerking met TNO en Fontys kijken ze daar breder, dus niet gefocust op hightech systemen, maar ook naar bijvoorbeeld slimme steden of medtech. Cruciaal daarbij is de colocatie van academische onderzoekers en engineers uit de industrie.’

Hamilton vult aan: ‘Eindhoven Engine schuift ook naar hogere technology readiness levels. Op de universiteit draait het logischerwijs om meer fundamentele vraagstukken. De Engine zit dichter tegen de applicatie en de praktische toepassing aan.’

Ook HTSC heeft altijd de ambitie gehad om verschillende researchers fysiek bij elkaar te zetten, maar tot nu toe worden de multidisciplinaire projecten ondergebracht bij één faculteit. ‘Aan ons de taak om ervoor te zorgen dat er toch multidisciplinair wordt samengewerkt, want de reflex van een universiteit is om het bij één vakgroep te laten liggen’, aldus Peijnenburg en hij geeft een voorbeeld. ‘Zowel bij werktuigbouwkunde als bij elektrotechniek wordt onderzoek gedaan aan supergeleidende motoren. Bij de ene vakgroep kijken ze vooral naar de mechanische aspecten, bij de andere naar de elektromagnetische. Het is niet evident om die onderzoekers bij elkaar te krijgen en ze voldoende van elkaar te laten profiteren. Ook de afstemming bij het binnenhalen van gezamenlijke projecten tussen vakgroepen en over de grenzen van faculteiten heen kan leiden tot betere en meer onderzoekaanvragen en samenwerking met bedrijven. Daar ligt een taak voor ons.’

Galliërs

Meer onduidelijkheid kan er zijn ontstaan doordat het High Tech Systems Center sinds 2019 onderdeel is van het Eindhoven Artificial Intelligence Systems Institute (Eaisi). De combinatie tussen hightech systemen en kunstmatige intelligentie mag dan niet helemaal onlogisch zijn, er is ook geen 100 procent overlap. Met datascience en AI kun je high-end machines zeker verbeteren, maar er zitten ook heel veel aspecten aan die daarmee niets te maken hebben.

‘Dat is nu wel een uitdaging’, geeft Hamilton toe. ‘Kijk, AI is natuurlijk sexy, het verkoopt goed. Initiatieven op dat gebied worden met veel power op de kaart gezet. Daardoor lijkt het of wij enigszins in de schaduw staan. Maar alle onderwerpen die bij HTSC horen, blijven nog net zo relevant, ook als ze niet AI-gerelateerd zijn. We moeten ons dus goed blijven positioneren.’

Omdat het voor de buitenwacht nu soms lijkt of HTSC ondersneeuwt in de AI-storm van Eaisi, wordt er intern druk overlegd. ‘Is de huidige opstelling wel een handige keus? Sluiten we wellicht dingen af door een verkeerde indruk te wekken? Of maken we routes administratief lastiger die we juist zouden willen openen?’, stelt Peijnenburg. ‘Er zit natuurlijk een heel pragmatische kant aan doordat we nu meesurfen op de AI-golf. Dat onderzoek trekt geld en je zou als universiteit wel gek zijn als je daarin niet meeging. Maar we moeten natuurlijk uitkijken dat andere, vaak meer natuurkundige aspecten van hightech systemen niet buiten de boot vallen. Daarom is er een herbezinning gaande.’

Om duidelijkheid te creëren en focus aan te brengen, heeft de universiteit het aantal instituten teruggebracht, maar vanuit HTSC heeft dat niet in alle gevallen goed gewerkt. ‘Je kunt nu de conclusie trekken dat alles in hightech systemen uiteindelijk een AI-probleem is, maar dat geldt natuurlijk niet voor alle uitdagingen waarmee de industrie worstelt. Het is dus zeker niet zo dat we bij HTSC nu alleen nog maar AI doen. We zijn nu alleen onderdeel van een groter team waarbij de meesten hun blik op AI hebben. We zijn de laatsten der Galliërs die dapper standhouden, met de prangende vragen vanuit de industrie als onze toverdrank’, zegt Peijnenburg met een knipoog.

Cryogene mechatronica

Dat HTSC meer doet dan AI, blijkt uit een project dat eind vorig jaar is goedgekeurd. Jan-Jaap Koning vertelt: ‘Begin dit jaar zijn een paar promovendi en pdeng’ers gestart in het Waspd-project. Dat draait om desinfectie. Onder meer Wassenburg Medical is betrokken voor het reinigen van hun medische apparatuur. En Sensiks, dat zogenaamde multisensory experience-cabines maakt die na gebruik helemaal moeten worden gedesinfecteerd. De volgende stap op dat terrein is plasmadesinfectie. Het onderzoek om dat te realiseren, heeft niets met AI te maken.’

Het Waspd-voorstel dateert al van voor de pandemie, maar het liep door die crisis veel sneller door alle financieringsrondes. ‘De trend was eerder al wel zichtbaar, maar corona heeft de drang naar missiegedreven onderzoek versneld’, heeft Koning ervaren. ‘Voorheen was dat nog uitzonderlijk, maar nu moet onderzoek maatschappelijk relevant zijn om kans te maken op financiering. Bijvoorbeeld NWO is die voorwaarde in een rap tempo aan het invoeren.’ En dat is niet altijd evident. ‘Je kunt dat bijvoorbeeld niet een, twee, drie motiveren als je een lithografiestepper nauwkeuriger wilt maken. Mechatronica is vaak een key enabling technology want zonder betere mechatronica geen betere chips.’

Een ander niet-AI-onderwerp waarvoor HTSC een consortium heeft opgetuigd, is cryogene mechatronica. ‘We zoeken altijd naar de grenzen van de mechatronica. Nadat we de akoestische trillingen onder controle hadden gekregen, begonnen allerlei thermische effecten een rol te spelen. Nu verschuift dat verder richting cryogene temperaturen’, vertelt Koning.

Dat onderwerp speelt onder meer bij de eerdergenoemde supergeleidende motoren. En ook Thermo Fisher Scientific worstelt met het probleem. Zijn microscopen moeten tot cryogene temperaturen worden gekoeld, maar de systemen die het daarvoor nu gebruikt, zorgen voor trillingen. Bovendien duurt het een paar uur voordat het systeem op de gewenste temperatuur is waardoor er veel kostbare tijd van een werkdag verloren gaat. ‘Er zijn wel ontwikkelaars van trillingvrije koelsystemen, maar die oplossingen zijn nog lang niet op de juiste maat; daarmee kun je geen samplehouder in een vier meter hoge elektronenmicroscoop koelen’, weet Koning. Omdat die instrumenten cruciaal zijn in lifesciences, zal de financiering van het onderzoek niet al te problematisch zijn.

Ketenoptimalisatie

Diep verankerd in het dna van het High Tech Systems Center zit nog altijd het systeemdenken. Niet alleen is het een missie om het curriculum op de TU Eindhoven ermee te doordrenken, ook stimuleert het onderzoek op dat gebied. En dat is nodig, betoogt Koning. ‘In het bedrijfsleven zie je veel suboptimalisaties. Elke schakel in de keten doet natuurlijk hard zijn best en probeert het best mogelijke product af te leveren, maar wat je eigenlijk wilt, is optimalisatie over de keten heen. Denk aan de CO2-footprint of energie- en materiaalgebruik. Je zou willen dat daar modellen overheen komen, een taal voor samenwerking en voor systems-of-systems-optimalisatie.’

Hamilton vult aan: ‘Dat is een groot data-integratievraagstuk, vanuit ontwerp tot aan productie en gebruik. Wat je aan de operationele kant leert, moet weer worden doorgevoerd in het design. En dat binnen een keten van apparatuur die allemaal invloed op elkaar hebben. Zo krijg je een heleboel samenwerkende digitale systemen, wat een enorm grote uitdaging is.’

Hamilton legt gelijk de link met artificial intelligence: ‘Ook daar is data-integratie een kernwoord. De kennis die daar wordt opgedaan, kunnen we dus gebruiken in het slimmer en meer geautomatiseerd ontwerpen. AI in dienst van het engineeringproces.’

Hoewel het voor veel bedrijven nog niet in hun primaire proces zit, zullen ze straks allemaal aan de slag moeten met het delen van data en digital engineering, stelt Hamilton. ‘Die data-integratie is nodig om geavanceerde toepassingen te bouwen. Om daarvoor een degelijk fundament te leggen, moeten we nog heel wat vraagstukken beantwoorden.’

Om de nieuwe generatie engineers een goede basis in systeemengineering te geven, heeft HTSC een universiteitsbrede systeemdenktraining voor pdeng-opleidingen ontwikkeld, en samen met een aantal partners financiering binnengesleept vanuit het Nationale Groeifonds. ‘Er is geen boek dat de Nederlandse stijl van systeemdenken beschrijft, wat betekent dat het lastig is om het te onderwijzen. De financiering is erop gericht om opleidingen op de universiteiten en hogescholen te harmoniseren’, vertelt Peijnenburg. ‘Wat dat betreft, zou het goed zijn als er – net als aan de TU Delft en de UT – op de TUE ook een hoogleraar systeemengineering zou komen.’