28 september 2017

“Sterke wiskunde voor toepassingen in de geofysica”

Clarence Karcher Award voor Tristan van Leeuwen

Tristan van Leeuwen neemt de Clarence Karcher Award in ontvangst
Tristan van Leeuwen ontvangt de Clarence Karcher Award van SEG President Bill Abriel

Tristan van Leeuwen (Wiskunde) heeft in Houston de Clarence Karcher Award van de Society of Exploration Geophysicists in ontvangst genomen. Hij kreeg de prijs voor de ontwikkeling van theorieën en algoritmen om veel sneller meetgegevens te verwerken tot beelden van de aardlagen van een bepaald gebied. Daarnaast werkt hij aan vergelijkbare problemen bij andere toepassingen, zoals MRI-scans en röntgenfoto’s. Zijn uiteindelijke doel: beelden zo scherp krijgen dat ze tot nieuwe wetenschap leiden.    

De jury van de Clarence Karcher Award prijst hem onder meer vanwege “zijn zeer sterke wiskundige achtergrond en zijn grondige kennis, begrip en inzicht voor toepassingen in de geofysica”. Twee jaar geleden kreeg hij voor zijn onderzoek al een prijs van de Society for Industrial and Applied Mathematics. Mooi, vindt Van Leeuwen, dat zijn onderzoek zowel vanuit de wiskunde als vanuit de geofysica erkend en gewaardeerd wordt.

Praktijk

Voor zijn eigen onderzoek gaat hij dus op zoek naar problemen waar anderen tegenaan lopen. “De uitdaging is dan wiskundige slimmigheden te verzinnen waardoor je die kunt oplossen. Het leukste vind ik het vervolgens die oplossing weer terug te koppelen naar de praktijk”, vertelt Van Leeuwen.

Maanden rekentijd

Het in beeld brengen van de ondergrond is relevant voor allerlei toepassingen, zoals olie- en gaswinning, de aanleg van bruggen en wetenschappelijk onderzoek. Dit gebeurt door geluidsgolven de aarde in te sturen en te meten hoe die worden teruggekaatst, hetzelfde principe als de echo van een ongeboren kind. Probleem: de metingen leveren zo veel gegevens op dat de computer maanden nodig heeft om hieruit het beeld van de ondergrond te bepalen.

Grootste doorbraak

Dankzij het onderzoek van Van Leeuwen kan die rekentijd wel een factor tien tot twintig korter zijn. De grootste doorbraak is zijn benadering waardoor nog maar voor een deel van de miljoenen meetpunten een simulatie uitgevoerd hoeft te worden. Terwijl het beeld toch betrouwbaar is. “In de metingen zit vaak veel overlap, waardoor niet iedere meting even belangrijk is. Alleen weet je van tevoren niet welke het belangrijkst zijn. Door eerst een klein deel van de metingen te verwerken en daar steeds een paar nieuwe aan toe te voegen, kom je er gaandeweg ook achter hoe de ondergrond eruit ziet, zonder dat je alle data hoeft door te rekenen” legt Van Leeuwen uit.

Heilige graal

Het probleem van de verwerking van steeds meer meetgegevens speelt in alle onderzoeksgebieden. Meetapparatuur ontwikkelt zich razendsnel en dat levert steeds meer data op. Voor Van Leeuwen ligt de oplossing hiervoor niet in steeds snellere computers of de ‘supercomputer’, maar in slimmere rekenmethoden. “Mijn uiteindelijke doel is de meetgegevens om te zetten in zo scherp mogelijke beelden, waardoor je er dingen kunt uithalen die je nu niet ziet en echt nieuwe wetenschappelijke inzichten krijgt. De wiskundige oplossingen vinden die daarvoor nodig zijn, dat is mijn heilige graal.”   

Over Tristan van Leeuwen

Tristan van Leeuwen  studeerde Computational Science aan de Universiteit Utrecht en promoveerde aan de TU Delft bij Geofysica. Na posdoc-posities in Canada en bij het Centrum voor Wiskunde en Informatica in Amsterdam, keerde hij terug naar Utrecht. Hij is nu universitair docent in de groep Mathematical Modeling. Twee jaar geleden ontving hij de SIAM Activity Group on Geosciences Junior Scientist Prize. SIAM, de Society for Industrial and Applied Mathematics, reikt deze prijs elke twee jaar uit aan een jonge, veelbelovende onderzoeker op het gebied van wiskunde met een toepassing in de geowetenschappen. >> Lees meer