Het coronavirus stelt niet alleen de samenleving, maar ook de wetenschap op de proef. Wetenschappers die lange tijd – in alle stilte – aan hun onderzoek konden werken, staan plots in het middelpunt van de belangstelling. Eén van hen is Piet Van Mieghem, hoogleraar aan de TU Delft. Normaal gesproken onderzoekt hij allerlei complexe netwerken die interacties beschrijven. Denk daarbij aan het internet of iets ingewikkelds als het brein. Maar sinds vorige week gebruikt Van Mieghem zijn kennis als strijdmiddel tegen corona. Op verzoek van het RIVM probeert hij, met hulp van drie PhD’ers, het verloop van het virus te voorspellen en werkt hij aan een exit-strategie.
Precies tien jaar geleden begon Piet Van Mieghem zich te verdiepen in digitale virussen die via e-mails of systeemfouten onze netwerken binnenkomen, en vervolgens allemaal vervelende dingen doen. Nu, ten tijde van de dodelijkste pandemie sinds de Spaanse griep, verlegt Van Mieghem de focus van een digitaal naar een biologisch virus. ‘Want,’ stelt hij, ‘de wiskundige basismodellen die eraan ten grondslag liggen, zijn eigenlijk dezelfde.’
NIPA
Met dat in het achterhoofd laten Van Mieghem en zijn collega’s dagelijks NIPA*, een speciaal algoritme, los op gegevens van het RIVM. Daarmee hopen zij het verloop van het coronavirus in kaart te kunnen brengen. ‘Als je epidemieën bestudeert, werk je vaak met modellen waarbij bepaalde parameters horen. Die stop je in een computer en zo kun je zien hoe een epidemie zich verspreidt.
Werk je met de juiste parameters en heb je een kloppende kaart van Nederland tot je beschikking, dan is dat redelijk eenvoudig te doen. Je kunt dan per gemeente of provincie berekenen hoeveel mensen er worden geïnfecteerd. Met NIPA doen we precies het omgekeerde. We weten namelijk niet precies hoe de parameters, die bij COVID-19 horen, eruit zien. We noteren daarom, per eenheid van tijd, het aantal besmettingen per gemeente. Hoe vaker we dit doen, hoe nauwkeuriger we de parameters van het model kunnen bepalen. Als we voldoende tijdreeksen in kaart hebben gebracht, kunnen we gaan simuleren en voorspellen. Dat is waar we nu mee bezig zijn en wat je nauwlettend kunt volgen op deze website. We proberen dus een, twee, drie of zelfs vier dagen vooruit te blikken.’
Hersenen
In NIPA komen verschillende wetenschappelijke disciplines samen. Eén daarvan is de netwerkwetenschap: een relatief nieuwe stroming die de functies van een ingewikkeld netwerk, en bijhorende onderliggende structuur, bestudeert. Met behulp van deze discipline kun je naar kritieke infrastructuren kijken, zoals het internet en power grids, maar bijvoorbeeld ook naar epidemieën of de hersenen. Vragen die je dan – als het om de hersenen gaat – probeert te beantwoorden, zijn: welke topologische eigenschappen heeft een dergelijk hersenactiviteiten-netwerk? Hoe verandert de structuur van het brein met de leeftijd? Kan men uit het netwerk afleiden of iemand slim is (of een hoog IQ heeft)?
Exit-strategie
Terug naar het coronavirus. Want iets anders waar Van Mieghem mee bezig is, is het uitdokteren van een exit-strategie. Dat doet hij niet alleen. Samen met een aantal collega-hoogleraren vormt Van Mieghem een team dat, ter bestrijding van het coronavirus, is samengesteld door het RIVM. Daarbij krijgt Piet ook, for the time being, hulp van een PhD’er die onlangs zijn doctoraat heeft verdedigd, maar vanwege de coronacrisis niet terug kan naar China. ‘Omdat hij geen kant op kan, wil hij zich graag nuttig maken en aan de slag met zo’n exit-strategie,’ licht Van Mieghem toe. ‘Voor ons is dat eigenlijk gesneden koek. De afgelopen jaren hebben we namelijk veel onderzoek gedaan naar de effecten van aardbevingen, overstromingen en terreuraanslagen op een netwerk. Zo’n netwerk komt dan onder druk te staan en zal niet overal meer perfect werken. Vragen die ons de afgelopen jaren bezighielden, waren bijvoorbeeld Hoe snel kun je een netwerk degraderen? en Wat is de best mogelijke strategie om een netwerk kapot te krijgen?. En ook in dit geval draaien we de boel weer om. Door het coronavirus is onze samenleving tot een bepaald punt gedegradeerd. Welke stappen moeten we straks, met z’n allen, doorlopen om weer in een normale modus terecht te komen? Dit noemen we ook wel recoverability. Het kabinet heeft Nederland tal van coronamaatregelen opgelegd, maar die maatregelen kun je straks niet allemaal in één keer opheffen. Er zijn namelijk genoeg scenario’s denkbaar waarin het coronavirus opnieuw om zich heen grijpt.’
Financiële bijdrage
Maar zover is het nog niet. Sterker nog: het kabinet heeft de coronamaatregelen onlangs nog verlengd tot en met dinsdag 28 april. In de week vóór 28 april beoordeelt het kabinet wat er voor de periode daarna nodig is. Voorlopig blijven Van Mieghem en zijn collega’s dus de nodige overuren draaien. Om Van Mieghem en alle andere Delftse onderzoekers te ondersteunen die zich dag en nacht inzetten om het coronavirus te bestrijden, is het zogenoemde TU Delft COVID-19 Response Fund opgericht. Vanuit dit fonds worden onderzoekers en studenten geholpen met snelle financiële bijdragen, zodat er geen kostbare tijd verloren gaat. U kunt een belangrijke bijdrage leveren door hier te doneren aan dit fonds.
*NIPA = Network-Inference-based Prediction Algorithm
Meer weten?
Wilt u meer weten over het werk van Piet Van Mieghem en zijn collega’s? Neem dan gerust contact op met Dave Boomkens – communicatieadviseur aan de faculteit Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica. Dat kan via D.J.Boomkens@tudelft.nl of +31 6 40 28 75 77.