Het rekenwerk van de computer

Van het heilige der heiligen, verstopt in een mysterieus rekencentrum tot het liefdevolle, centrale middelpunt van de mensheid. Hoogleraar Informatica Jan van Leeuwen maakte als pionier van de Utrechtse informatica deze ontwikkeling van nabij mee. Eind vorig jaar nam hij na bijna 50 jaar afscheid van de Universiteit Utrecht. Hij blikt samen met DUB terug op een aantal mijlpalen uit zijn loopbaan.

Indrukwekkende kolos
“Toen ik in 1963 in Utrecht wiskunde en natuurwetenschappen ging studeren waren computers hier nog met grote geheimzinnigheid omgeven. Het elektronisch rekencentrum van de universiteit was een soort heilige der heiligen en voor bijna iedereen verboden terrein. Als je geluk had kon je door de open deur een glimp van de computer opvangen, een indrukwekkende kolos die werd gebruikt voor rekenwerk aan grote modellen. Als je iets wilde laten uitrekenen, moest je je programma op ponskaarten of ponsband inleveren. Een halve dag later kon je dan de uitkomst komen ophalen.
In Amerika begonnen in die tijd al opleidingen Computer Science, maar in Nederland was informatica nog een onbekend vakgebied. Er was alleen wat ervaring met het bouwen van computers en met programmeertalen zoals ALGOL 60, en op het grensgebied van de logica en de wiskunde werd een beetje aan theorievorming gedaan, met name over de vraag wat precies berekenbaarheid was en hoe je programma’s correct kon bewijzen. Als student wiskunde vond ik dat spannende vragen, maar mijn fascinatie voor dit nieuwe gebied werd vooral veroorzaakt door de boeiende colleges. Zo zie je maar wat goed onderwijs kan betekenen.”
Paradijs
“Na mijn studie en daaropvolgende promotie ben ik in 1972 naar de VS vertrokken en daar kwam ik in een paradijs terecht. Je had er al sinds de jaren zestig departments of computer science en er werden dingen onderwezen waarvan ik zelfs in mijn promotietijd in Nederland nog nooit gehoord had. Ik ben als post-doc in Berkeley bij eerstejaarscolleges gaan zitten, want ik vond het onverteerbaar dat ik zo weinig van de basis van het vak wist, van systeemarchitectuur tot complexiteitstheorie. Ik schrok van de enorme achterstand die wij in die tijd op de VS hadden. In Nederland begon het pas in de jaren zeventig te dagen dat er sprake was van een ingrijpend nieuw wetenschapsveld.
Ook in Utrecht ontstond dat besef maar langzaam. Er was in 1975 een werkgroep Informatica opgericht met vertegenwoordigers uit vrijwel alle groepen binnen de UU die met computers werkten. Iedereen zat met dezelfde vragen, en voor de cursussen programmeren die men organiseerde, bestond grote interesse, niet alleen bij onderzoekers, maar ook bij studenten. Daardoor was het idee ontstaan dat er een vakgroep op dit gebied moest komen. Ik solliciteerde met enige aarzeling op de baan van lector, maar werd meteen gevraagd om leiding te gaan geven aan de nieuwe vakgroep. Ik was inmiddels associate professor aan Penn State en ik heb serieus getwijfeld of ik het aanbod uit Utrecht zou aannemen. Maar tenslotte heb ik ‘ja’ gezegd. De doorslag gaf dat ik hier aan de wieg zou staan van iets heel nieuws. Dat vond ik toch een grotere uitdaging dan in de VS blijven als een van de velen. Ik heb nooit een moment spijt gehad van die beslissing, zeker niet als je bedenkt dat uit die vakgroep een geweldige opleiding Informatica is voortgekomen, nu een van de grootste van ons land.
Enorme revolutie
“In 1981 werd ik de eerste Utrechtse hoogleraar informatica. Rond die tijd begon - met de uitvinding van de VLSI chip en de opkomst van computernetwerken - de grote omwenteling in ons vak. Dankzij de chip kon computing worden ingebouwd in elk denkbaar apparaat, en met de netwerken ging de computer, zeker na de komst van het World Wide Web rond 1990, in veel wetenschapsgebieden en in het dagelijks leven een steeds centralere rol spelen.
Paradoxaal genoeg betekende die ontwikkeling voor ons echter ook de bevrijding van de computer als allesbepalend studieobject. Tot dat moment was het in de informatica vooral gegaan over de vraag wat computers konden, hoe we ze nog sneller en efficiënter konden laten rekenen en hoe we alsmaar complexere programma’s konden maken. Nu kwam daar de vraag voor in de plaats wat wíj met computers konden, hoe we kennis op een willekeurig gebied zo konden modelleren dat die kennis processable werd. We waren een niveau hoger gekomen.
In feite is dat een enorme revolutie voor het vakgebied geweest. Elk gebied of thema wordt nu vanuit die optiek bestudeerd, maar lang niet iedereen had dat toen in de gaten. Veel mensen bleven nog lang vasthouden aan het traditionele beeld en pas heel geleidelijk verschoof de aandacht naar nieuwe gebieden als knowledge engineering encomputational thinking, termen die aangaven dat de computer een instrument was geworden voor het omgaan met informatie.”

Van theorie naar toepassing
“Toen dat eenmaal goed duidelijk was, raakte het vakgebied in een stroomversnelling met nieuwe softwareontwikkelingen zoals multimedia, lerende computers, agent technology en ga zo maar door. In het onderwijs stapten we in de jaren negentig over van één opleiding die puur op de technische informatica was gericht naar een aantal varianten waarin de informatica in samenhang werd gezien met toepassingsvelden zoals de medische beeldverwerking, de bedrijfskunde en de kunstmatige intelligentie.
Gelijktijdig groeide de samenwerking met externe partners, waardoor we de mogelijkheid kregen om aan toepassingen van onze kennis te werken. Dat is lange tijd een probleem geweest, want we worden wel bekostigd voor onderwijs en onderzoek, maar met middelen om in toepassingen te investeren zijn we nooit ruim bedeeld geweest. Voor de ontwikkeling van de gametechnologie binnen onze opleiding is externe financiering dan ook onmisbaar geweest. Alleen dankzij subsidie uit de aardgasbaten van de overheid kon in Utrecht in het kader van het GATE-project een Motion Capture Lab worden ingericht, waar menselijke bewegingen opgenomen die vervolgens worden gebruikt om computer animaties zo natuurlijk mogelijk te laten lijken. Microsoft betaalde mee aan het Game Lab, waar studenten games kunnen programmeren.’
En als gevolg van de samenwerking met externe partijen zoals TNO kunnen wij onze vindingen nu eindelijk ook verder zelf ontwikkelen richting toepassing, bijvoorbeeld in de vorm van games die kunnen worden gebruikt bij de training van piloten of brandweerlieden.”
Intelligente computers
“Zelf ben ik als onderzoeker vooral actief geweest in het meer fundamentele onderzoek. Mijn centrale onderwerp was ‘berekenen’, een van de kernbegrippen in de informatica. Zoals wij het in ons vak gebruiken, is het een heel breed begrip, veel breder dan zomaar `rekenen’. Het  begrip omvat in feite elke vorm van bewerking die je op informatie wilt loslaten, al of niet met de computer. Een uiterst interessante, bijna filosofische vraag is of niet uiteindelijk elke redenering te herleiden is tot een berekening. Een van de eersten die met die gedachte heeft gespeeld was de Duitse filosoof Leibniz. Als we alle menselijk redeneren kunnen terugbrengen tot berekeningen, dan zou elk meningsverschil voortaan met behulp van de wiskunde kunnen worden opgelost, was zijn optimistische gedachte. Dat zou een eind kunnen maken aan veel ellende in de wereld. Tegenwoordig weten we dat Leibniz’s ideaal in algemene zin niet haalbaar is. Maar als je maar een beetje in de richting komt, dan ben je misschien maar een kleine stap verwijderd van de gedachte dat computers autonoom intelligent gedrag kunnen vertonen. En de vraag is of we daar wel zo blij mee zouden moeten zijn.”

Machines of loving grace
“We kunnen computers inmiddels zo programmeren dat hun gedrag bijna niet meer van intelligent gedrag te onderscheiden is. Als je ziet dat computervirussen nu al zo kunnen worden geprogrammeerd dat ze een redelijk eigen leven gaan leiden, dan lijkt het nog maar een kleine stap naar computers die volstrekt autonoom handelen. In verkeerde handen kunnen computers in de toekomst veel onheil aanrichten en soms ben ik daar wel degelijk bang voor. Cybercriminaliteit wordt terecht als een grote bedreiging gezien.
Maar aan de andere kant ben ik optimist genoeg om uiteindelijk vooral de voordelen van steeds intelligentere computers te zien. In mijn afscheidscollege heb ik de Amerikaanse dichter Richard Brautigan geciteerd, die in 1967 een gedicht schreef met als titel All watched over by machines of loving grace. Hij droomt van een paradijselijke wereld, waarin mensen bevrijd zijn van al hun zorgen omdat liefdevolle robotachtige machines over hen waken. Dat vind ik een heel mooi en motiverend beeld voor veel ontwikkelingen waar we aan werken.”
De afscheidsrede van Jan van Leeuwen is hier te lezen.

‘Soebatten om onderzoeksgeld’
“Ik ben ervan overtuigd dat een wereld waarin de natuurlijke hulpbronnen afnemen, veel te winnen heeft bij een intelligent gebruik van informatie-, en communicatietechnologie. Met ICT is veel van wat we doen duurzaam of energiezuinig te maken en zijn bedrijven competitiever te maken. Wat mij betreft zou het dan ook als een uitdaging moeten worden gezien om onderzoek dat daartoe bijdraagt, te stimuleren. Maar helaas schort het daar in Nederland aan. Research aan alle aspecten van de digitale wereld wordt hier veel te weinig gewaardeerd hoewel alle topsectoren ervan afhangen. Er gaan miljoenen naar onderzoek van het heelal of het Higgsdeeltje, maar voor het ICT onderzoek moeten we soebatten om geld voor onderzoek dat van direct belang is voor onze leefomgeving. Ik begrijp daar niets van.
Ook in Utrecht krijgt ons werk nog niet altijd de steun die het volgens mij verdient. In het najaar van 2010 leek het er zelfs even op dat het vakgebied van de informatica in Utrecht überhaupt aan een zijden draadje hing. Gelukkig heeft de faculteit tijdig ingezien dat zij zich niet moest baseren op volstrekt achterhaalde ideeën, maar dat zij net als in 1977 naar de reële ontwikkeling van de wetenschap moest kijken. Daardoor houdt Informatica in de ontwikkeling van de faculteit een eigen plaats. We worden weliswaar nog steeds niet op volle waarde geschat, maar we worden in ieder geval op een waarde geschat. Daar ben ik blij om.”

 

Achtergrond
on 18/01/2012

Van het heilige der heiligen, verstopt in een mysterieus rekencentrum tot het liefdevolle, centrale middelpunt van de mensheid. Hoogleraar Informatica Jan van Leeuwen maakte als pionier van de Utrechtse informatica deze ontwikkeling van nabij mee. Eind vorig jaar nam hij na bijna 50 jaar afscheid van de Universiteit Utrecht. Hij blikt samen met DUB terug op een aantal mijlpalen uit zijn loopbaan.

Jan van Leeuwen

Indrukwekkende kolos
“Toen ik in 1963 in Utrecht wiskunde en natuurwetenschappen ging studeren waren computers hier nog met grote geheimzinnigheid omgeven. Het elektronisch rekencentrum van de universiteit was een soort heilige der heiligen en voor bijna iedereen verboden terrein. Als je geluk had kon je door de open deur een glimp van de computer opvangen, een indrukwekkende kolos die werd gebruikt voor rekenwerk aan grote modellen. Als je iets wilde laten uitrekenen, moest je je programma op ponskaarten of ponsband inleveren. Een halve dag later kon je dan de uitkomst komen ophalen.

In Amerika begonnen in die tijd al opleidingen Computer Science, maar in Nederland was informatica nog een onbekend vakgebied. Er was alleen wat ervaring met het bouwen van computers en met programmeertalen zoals ALGOL 60, en op het grensgebied van de logica en de wiskunde werd een beetje aan theorievorming gedaan, met name over de vraag wat precies berekenbaarheid was en hoe je programma’s correct kon bewijzen. Als student wiskunde vond ik dat spannende vragen, maar mijn fascinatie voor dit nieuwe gebied werd vooral veroorzaakt door de boeiende colleges. Zo zie je maar wat goed onderwijs kan betekenen.”

Paradijs
“Na mijn studie en daaropvolgende promotie ben ik in 1972 naar de VS vertrokken en daar kwam ik in een paradijs terecht. Je had er al sinds de jaren zestig departments of computer science en er werden dingen onderwezen waarvan ik zelfs in mijn promotietijd in Nederland nog nooit gehoord had. Ik ben als post-doc in Berkeley bij eerstejaarscolleges gaan zitten, want ik vond het onverteerbaar dat ik zo weinig van de basis van het vak wist, van systeemarchitectuur tot complexiteitstheorie. Ik schrok van de enorme achterstand die wij in die tijd op de VS hadden. In Nederland begon het pas in de jaren zeventig te dagen dat er sprake was van een ingrijpend nieuw wetenschapsveld.

Ook in Utrecht ontstond dat besef maar langzaam. Er was in 1975 een werkgroep Informatica opgericht met vertegenwoordigers uit vrijwel alle groepen binnen de UU die met computers werkten. Iedereen zat met dezelfde vragen, en voor de cursussen programmeren die men organiseerde, bestond grote interesse, niet alleen bij onderzoekers, maar ook bij studenten. Daardoor was het idee ontstaan dat er een vakgroep op dit gebied moest komen. Ik solliciteerde met enige aarzeling op de baan van lector, maar werd meteen gevraagd om leiding te gaan geven aan de nieuwe vakgroep. Ik was inmiddels associate professor aan Penn State en ik heb serieus getwijfeld of ik het aanbod uit Utrecht zou aannemen. Maar tenslotte heb ik ‘ja’ gezegd. De doorslag gaf dat ik hier aan de wieg zou staan van iets heel nieuws. Dat vond ik toch een grotere uitdaging dan in de VS blijven als een van de velen. Ik heb nooit een moment spijt gehad van die beslissing, zeker niet als je bedenkt dat uit die vakgroep een geweldige opleiding Informatica is voortgekomen, nu een van de grootste van ons land.

Enorme revolutie
“In 1981 werd ik de eerste Utrechtse hoogleraar informatica. Rond die tijd begon - met de uitvinding van de VLSI chip en de opkomst van computernetwerken - de grote omwenteling in ons vak. Dankzij de chip kon computing worden ingebouwd in elk denkbaar apparaat, en met de netwerken ging de computer, zeker na de komst van het World Wide Web rond 1990, in veel wetenschapsgebieden en in het dagelijks leven een steeds centralere rol spelen.

Paradoxaal genoeg betekende die ontwikkeling voor ons echter ook de bevrijding van de computer als allesbepalend studieobject. Tot dat moment was het in de informatica vooral gegaan over de vraag wat computers konden, hoe we ze nog sneller en efficiënter konden laten rekenen en hoe we alsmaar complexere programma’s konden maken. Nu kwam daar de vraag voor in de plaats wat wíj met computers konden, hoe we kennis op een willekeurig gebied zo konden modelleren dat die kennis processable werd. We waren een niveau hoger gekomen.

In feite is dat een enorme revolutie voor het vakgebied geweest. Elk gebied of thema wordt nu vanuit die optiek bestudeerd, maar lang niet iedereen had dat toen in de gaten. Veel mensen bleven nog lang vasthouden aan het traditionele beeld en pas heel geleidelijk verschoof de aandacht naar nieuwe gebieden als knowledge engineering encomputational thinking, termen die aangaven dat de computer een instrument was geworden voor het omgaan met informatie.”

Van theorie naar toepassing
“Toen dat eenmaal goed duidelijk was, raakte het vakgebied in een stroomversnelling met nieuwe softwareontwikkelingen zoals multimedia, lerende computers, agent technology en ga zo maar door. In het onderwijs stapten we in de jaren negentig over van één opleiding die puur op de technische informatica was gericht naar een aantal varianten waarin de informatica in samenhang werd gezien met toepassingsvelden zoals de medische beeldverwerking, de bedrijfskunde en de kunstmatige intelligentie.

Gelijktijdig groeide de samenwerking met externe partners, waardoor we de mogelijkheid kregen om aan toepassingen van onze kennis te werken. Dat is lange tijd een probleem geweest, want we worden wel bekostigd voor onderwijs en onderzoek, maar met middelen om in toepassingen te investeren zijn we nooit ruim bedeeld geweest. Voor de ontwikkeling van de gametechnologie binnen onze opleiding is externe financiering dan ook onmisbaar geweest. Alleen dankzij subsidie uit de aardgasbaten van de overheid kon in Utrecht in het kader van het GATE-project een Motion Capture Lab worden ingericht, waar menselijke bewegingen opgenomen die vervolgens worden gebruikt om computer animaties zo natuurlijk mogelijk te laten lijken. Microsoft betaalde mee aan het Game Lab, waar studenten games kunnen programmeren.’

En als gevolg van de samenwerking met externe partijen zoals TNO kunnen wij onze vindingen nu eindelijk ook verder zelf ontwikkelen richting toepassing, bijvoorbeeld in de vorm van games die kunnen worden gebruikt bij de training van piloten of brandweerlieden.”

Intelligente computers
“Zelf ben ik als onderzoeker vooral actief geweest in het meer fundamentele onderzoek. Mijn centrale onderwerp was ‘berekenen’, een van de kernbegrippen in de informatica. Zoals wij het in ons vak gebruiken, is het een heel breed begrip, veel breder dan zomaar `rekenen’. Het  begrip omvat in feite elke vorm van bewerking die je op informatie wilt loslaten, al of niet met de computer. Een uiterst interessante, bijna filosofische vraag is of niet uiteindelijk elke redenering te herleiden is tot een berekening. Een van de eersten die met die gedachte heeft gespeeld was de Duitse filosoof Leibniz. Als we alle menselijk redeneren kunnen terugbrengen tot berekeningen, dan zou elk meningsverschil voortaan met behulp van de wiskunde kunnen worden opgelost, was zijn optimistische gedachte. Dat zou een eind kunnen maken aan veel ellende in de wereld. Tegenwoordig weten we dat Leibniz’s ideaal in algemene zin niet haalbaar is. Maar als je maar een beetje in de richting komt, dan ben je misschien maar een kleine stap verwijderd van de gedachte dat computers autonoom intelligent gedrag kunnen vertonen. En de vraag is of we daar wel zo blij mee zouden moeten zijn.”

Machines of loving grace
“We kunnen computers inmiddels zo programmeren dat hun gedrag bijna niet meer van intelligent gedrag te onderscheiden is. Als je ziet dat computervirussen nu al zo kunnen worden geprogrammeerd dat ze een redelijk eigen leven gaan leiden, dan lijkt het nog maar een kleine stap naar computers die volstrekt autonoom handelen. In verkeerde handen kunnen computers in de toekomst veel onheil aanrichten en soms ben ik daar wel degelijk bang voor. Cybercriminaliteit wordt terecht als een grote bedreiging gezien.

Maar aan de andere kant ben ik optimist genoeg om uiteindelijk vooral de voordelen van steeds intelligentere computers te zien. In mijn afscheidscollege heb ik de Amerikaanse dichter Richard Brautigan geciteerd, die in 1967 een gedicht schreef met als titel All watched over by machines of loving grace. Hij droomt van een paradijselijke wereld, waarin mensen bevrijd zijn van al hun zorgen omdat liefdevolle robotachtige machines over hen waken. Dat vind ik een heel mooi en motiverend beeld voor veel ontwikkelingen waar we aan werken.”

De afscheidsrede van Jan van Leeuwen is hier te lezen.

‘Soebatten om onderzoeksgeld’

“Ik ben ervan overtuigd dat een wereld waarin de natuurlijke hulpbronnen afnemen, veel te winnen heeft bij een intelligent gebruik van informatie-, en communicatietechnologie. Met ICT is veel van wat we doen duurzaam of energiezuinig te maken en zijn bedrijven competitiever te maken. Wat mij betreft zou het dan ook als een uitdaging moeten worden gezien om onderzoek dat daartoe bijdraagt, te stimuleren. Maar helaas schort het daar in Nederland aan. Research aan alle aspecten van de digitale wereld wordt hier veel te weinig gewaardeerd hoewel alle topsectoren ervan afhangen. Er gaan miljoenen naar onderzoek van het heelal of het Higgsdeeltje, maar voor het ICT onderzoek moeten we soebatten om geld voor onderzoek dat van direct belang is voor onze leefomgeving. Ik begrijp daar niets van.

Ook in Utrecht krijgt ons werk nog niet altijd de steun die het volgens mij verdient. In het najaar van 2010 leek het er zelfs even op dat het vakgebied van de informatica in Utrecht überhaupt aan een zijden draadje hing. Gelukkig heeft de faculteit tijdig ingezien dat zij zich niet moest baseren op volstrekt achterhaalde ideeën, maar dat zij net als in 1977 naar de reële ontwikkeling van de wetenschap moest kijken. Daardoor houdt Informatica in de ontwikkeling van de faculteit een eigen plaats. We worden weliswaar nog steeds niet op volle waarde geschat, maar we worden in ieder geval op een waarde geschat. Daar ben ik blij om.”

 

Tags: departement informatica

Advertentie