Chemici wapenen zich tegen informatie-explosie

“Computers zijn een middel bij uitstek om chemische reacties, waar miljarden of zelfs biljoenen moleculen bij betrokken zijn, nader te analyseren. Zo’n analyse leidt dan wel tot een gigantische hoeveelheid informatie waarin de chemicus zijn weg moet vinden”, aldus prof. dr. Wilfred van Gunsteren, die de avond opende. Van Gunsteren begon al in 1978 met het ontwikkelen van computersimulaties voor het nabootsen van chemische reacties. Het gaat daarbij om ingewikkelde wisselwerkingen op het gebied van de biochemie. Het ontwikkelingswerk heeft uiteindelijk geresulteerd in het softwarepakket Gromos, dat binnen de chemische wereld geldt als een de facto standaard. De programmatuur is in gebruik bij ruim vierhonderd onderzoeksgroepen over de hele wereld. Simulatie “Met de simulatie kun je individuele atomen bekijken, waarbij we zelfs kunnen werken met tijdstapjes van 1 femtoseconde. We simuleren niet een hele seconde, maar we toch pakken we wel een paar miljoen van stapjes bij elkaar. De gegevens daarvan dienen als basis voor een verdere berekening”, stelt Van Gunsteren. Ondanks die beperking, in plaats van een hele seconde met daarin een miljoen miljard stapjes, genereert zo’n experiment gigabytes aan gegevens. “Het is een data-beest, dat in de optiek van de meeste wetenschappers niet meer getemd kan worden”, meent prof. dr. Jakob de Vlieg. Hij gaf zijn voordracht de toepasselijke titel ‘The taming of the beast’ mee. Volgens De Vlieg worden de onderzoekers in de biomoleculaire hoek geconfronteerd met een gegevenshoeveelheid die elke tien maanden verdubbelt. Dat is aanmerkelijk sneller dan de in ICT-land al zo progressief gevonden Wet van Moore. Labs on a chip De Vlieg: “De gegevenshoeveelheden kunnen zo snel groeien doordat in de laboratoria allerlei nieuwe technieken worden gebruikt. De automatisering heeft ook hier toegeslagen in de vorm van gerobotiseerde miniatuurapparatuur. Die apparaatjes verrichten zelfstandig een bepaald onderzoek en spuien vervolgens massa’s gegevens. Ook zijn er de ‘labs on a chip’, schakelingen die je kunt voorzien van een monster van een chemische stof, dat dan geheel automatisch uiteengerafeld wordt. Of denk aan DNA-onderzoek.” De mens voert, als hij in een chemisch lab werkt, een enkel experiment uit, waarna de volgende proefneming aan de beurt komt. “Zo niet bij de automatische testsystemen. Die draaien soms wel zestigduizend experimenten tegelijk. We klagen trouwens wel over de steeds maar weer stijgende zeeën van informatie, maar we hebben er wel degelijk baat bij. Nieuwe medicijnen zouden veel minder snel zijn ontwikkeld als we geen gebruik hadden kunnen maken van de zegeningen van de moderne techniek”, aldus De Vlieg, werkzaam bij farmaceutisch concern Organon. “Veel zul je zien dat de experimenten in een reageerbuis (in vitro) worden vervangen door een simulatie op de computer (in silico). Door op de laatste manier te werken, heb je enerzijds meer grip op je experiment. Daarnaast is het zo veel eenvoudiger om de meetgegevens om te zetten in bruikbare biologische kennis. Desgewenst kun je je experiment herhalen met iets andere parameters”, aldus De Vlieg. De computer kan worden gezien als een sleutel, die de deur tussen de chemie en andere takken van wetenschap heeft opengezet. Bij de ontwikkeling van nieuwe chemische verbindingen speelt de ICT’er een vrijwel net zo belangrijke rol als de chemicus.