Afgelopen week had ik een discussie met een van mijn collega’s over de toepassingen van computers en automatisering op mijn werkveld, natuurkunde. Mijn collega dacht dat met de komst van computers de natuurkundige steeds minder nodig zou zijn. “Je kan toch elk probleem laten doorrekenen door een computer?” was de vraag. Geen gekke gedachte natuurlijk, tegenwoordig is de telefoon in je broekzak wat mensen in 1970 een supercomputer zouden noemen. Misschien is de telefoon van mensen in 2070 wel wat wij nu als een supercomputer beschouwen. Computers hebben natuurkundige veel gebracht, toch zit de werkelijkheid er net iets anders uit en zal mijn vakgebied niet snel uitsterven.

Om een idee te krijgen waarom computers geen ‘bedreiging’ vormen voor je huis tuin en keuken natuurkundige is het misschien eerst goed om uit te leggen hoe er vooruitgang wordt geboekt op een natuurkundig vlak. Stel je hebt een bepaald idee, een hypothese. Deze kan je testen door een experiment uit te voeren. Als het experiment overeenkomt met je verwachtingen dan zou je zeggen dat je hypothese klopt. Maar zo makkelijk is het niet. Het moet ook kloppen met de theorie en hier is waar mens en machine twee verschillende manieren hebben om te komen op een antwoord.

Met de wetten van de natuurkunde kun je elk probleem opstellen in de vorm van een grote ingewikkelde formule, maar ze vertellen je niet hoe je die zou moeten oplossen! Er zijn genoeg knappe koppen voor die vernuftige wiskunde trucjes hebben bedacht om elegante oplossingen te vinden voor lastige problemen.  Dit wordt meestal gedaan op pen en papier en komt vaak geen computer bij te pas. De kracht van deze methode is dat de oplossingen exact zijn en tot soms wel 8 cijfers achter de komma overheen komen met experimenten. Het alternatief is het gebruiken van een computer. Computers hebben het leven van een natuurkundige veel makkelijker gemaakt, lange en lastige berekeningen zijn nu klaar in een oogwenk. Maar dit is niet altijd de beste methode.

Voor de komst van computers moest alles met de hand uitgerekend worden. Een van de problemen van die tijd was het bepalen van het getal π op zo veel mogelijk cijfers achter de komma (π heeft oneindig veel cijfers achter de komma en kan nooit exact worden bepaald).  In de 17^e eeuw heeft Ludolph van Ceulen, een Nederlandse wiskundige, 25 jaar lang gedaan over het berekenen van π op 32 cijfers achter de komma. Een hele prestatie, hij dit door de oppervlakte van een cirkel te benaderen met een speciale techniek, effectief maar langzaam. jammer genoeg was het eigenlijk allemaal voor niets. Newton bedacht kort daarna een veel snellere methode en kon dezelfde precisie bereiken binnen een paar dagen (klik hier als je wilt weten hoe het precies in zijn werk ging).

Dit verhaal is een perfect voorbeeld waarom stomweg doorrekenen niet altijd de beste oplossing is. Tevens is een doorrekensom waar een mens 25 jaar over doet voor een computer natuurlijk een fluitje van een cent, maar er zijn ook problemen waar zelfs een supercomputer 25 jaar (of langer) over zou doen. Zolang er geen slimme truc voor is blijft een oplossing dus buiten het bereik. Of er altijd slimme snelle oplossingen zijn voor complexe problemen is een van de millenniumproblemen en prachtig uitgelegd in deze video. Dit is een van de grootste tekortkomingen in van het gebruik van een computer.

Mijn collega was aangenaam verrast door mijn antwoord over of de natuurkunde overbodig zou worden door computers. Het leven van een natuurkundige is zeker makkelijker geworden maar dat betekent niet dat we niets meer te doen hebben, integendeel er is nog nooit zo’n tekort geweest aan mensen in mijn werkveld. Ik kan natuurlijk niet spreken voor andere werkvelden maar het zou me niets verbazen als dit geldt voor elke industrie. Innovatie brengt altijd meer werk met zich mee, nooit minder.

Wil je meer weten hoe jij kan profiteren digitalisering stuur ons dan gerust een berichtje!