Een knappe piloot die een Boeing 747 enkele centimeters boven de landingsbaan weet te houden terwijl het vliegtuig 800 kilometer per uur vliegt. Toch is dit de werkelijkheid waarmee onderzoekers bij Philips dagelijks te maken hebben, op kleine schaal weliswaar. ”De laser die een ”blu-ray disc”, de opvolger van de dvd, uitleest, moet zo dicht mogelijk boven het snel ronddraaiende schijfje hangen”, zegt dr. ir. Kees Vuik, onderzoeker bij de Technische Universiteit Delft.
Het uitlezen van de digitale informatie op de blu-ray disc (bd) luistert heel nauw. ”In het schijfje zijn talloze putjes aangebracht, die een digitale 0 of een digitale 1 voorstellen. De manier van terugkaatsen van de laserstraal vertelt de bd-speler wat er precies op het schijfje staat”, zegt Vuik.
Nog nauwkeuriger is het uitlezen van de nieuwe generatie bd’s waarover Philips zich inmiddels buigt. ”De luchtspleet tussen laser en schijfje wordt bij die generatie bd’s nog kleiner”, aldus de onderzoeker. ”Het lezen, maar vooral het schrijven is dan uiterst moeilijk. Met de huidige rekenmethode in de bd-speler -die de teruggekaatste laserstraal vertaalt in digitale informatie- is het zelfs onmogelijk.”
Geluidsgolven
Shell klopte vier jaar geleden met een soortgelijk probleem aan bij de TU Delft. ”We hoorden later dat de olieproducent al verschillende internationale onderzoeksinstituten langs was geweest, maar die wilden hun vingers niet branden aan het wiskundige probleem.” Promovendus Yogi Ahmad Erlangga zag het wel zitten. ”Natuurlijk, ook wij hadden momenten dat we dachten: dit gaat niet lukken”, zegt Vuik, die het promotieonderzoek begeleidde.
Net als andere oliespeurders zoekt Shell naar olie door geluidsgolven naar de bodem van de aarde te sturen. De manier waarop de diverse aardlagen de geluidsgolven weerkaatsen, vertelt onderzoekers -na verwerking in een computermodel- of de fossiele energiebron in de grond zit. ”Op deze manier kun je de aardbodem in een aantal denkbeeldige, achter elkaar liggende verticale vlakken doormeten”, legt Vuik uit. ”Je maakt als het ware een aantal doorsneden van de bodem.”
Omdat de verticale vlakken een stukje uit elkaar liggen, zien de onderzoekers volgens Vuik met deze methode nog wel eens een oliebron over het hoofd. ”Shell meet daarom al dertig jaar lang de bodem driedimensionaal door.” Het meetresultaat is dan niet een aantal doorsnedes, maar een compleet driedimensionaal beeld van de aardbodem.
Maar ook de manier waarop Shell dat doet, blijkt niet waterdicht. ”Zolang de aardlagen maar netjes horizontaal lopen, is er niets aan de hand. Maar zodra er een forse kromming in de aardlagen zit, zijn de meetgegevens niet meer bruikbaar”, legt Vuik uit.
Opstapje
De olieproducent kwam daarom in 1999 met het idee een andere verwerkingsmethode van de meetgegevens te gebruiken, de zogenaamde frequentiemethode. Vuik: ”De teruggekaatste geluidsfrequenties bieden informatie over de samenstelling van de bodem. Vergelijk het met een microscoop. De lage frequenties geven het grove plaatje, maar wil je een meer gedetailleerd beeld van de bodem, dan moet je als het ware inzoomen en ook de hoge frequenties meepakken.”
Het ”vervelende” volgens Vuik is dat juist die hoge frequenties heel moeilijk zijn op te lossen. ”Om die waar te kunnen nemen, heb je enorm veel rekenpunten nodig. Het doel van Shell was om een stuk aardbodem van 6 kilometer in het vierkant en 3 kilometer diep op een miljard plaatsen door te rekenen. Een computer zou er jaren over doen om al die rekenpunten te verwerken, ook als je hem zou verbinden met andere computers.”
Het promotieonderzoek liep aanvankelijk niet van een leien dakje. Totdat Vuik op een conferentie wiskundigen ontmoette die met een soortgelijk probleem rondliepen. ”Probeer de min in de vergelijking eens te vervangen door een plus”, zeiden die. Het vervangen van een min door een plus bleek slechts een opstapje tot het echte werk. Het bracht Erlangga op het idee om net te doen alsof de geluidsgolven die terugkaatsen gedempte golven zijn. ”Het oplossen vergt dan veel minder rekentijd.”
Shell is enthousiast. Toch is het nog even afwachten of de olieproducent de vinding ook daadwerkelijk gaat toepassen. ”Shell heeft nog een methode laten onderzoeken en die werkt op dit moment beter. Maar ik vermoed dat wij verder kunnen komen. Onze methode zal in ieder geval haar weg vinden bij toepassingen waar sprake is van een bron met een of enkele goed bekende frequenties, zoals de laser van de volgende generatie bd’s.”
