Wiskunde in software

Het rekenen en simuleren van de wereld om ons heen heeft de afgelopen decennia een grote vlucht genomen. Het wiskundig modelleren en de bijbehorende wetenschappelijk software hebben een flink groei doorgemaakt, in verschillende domeinen, ook in watermanagement. Met Johan Dijkzeul blikken we terug op deze tijd. Johan heeft jarenlang bij VORtech gewerkt en gaat eind dit jaar met pensioen.

Hoe kwam jij in aanraking met wiskunde in de praktijk?
Johan: “Aan de basis stond mijn studie Toegepaste Wiskunde aan de toenmalige Technische Hogeschool Twente. Dat is nu de Universiteit Twente. De stage en afstudeeropdracht in de vakgroep Mathematische Fysica brachten mij in contact met Rijkswaterstaat. Deze relatie is in al mijn werk tot op de dag van vandaag belangrijk geweest en dit zorgde er mede voor dat toegepaste wiskunde als een rode draad door mijn carrière bleef lopen.”

Waar ging je voor het eerst wiskundige modellen toepassen?
Johan: “De Deltadienst van Rijkswaterstaat werd mijn eerste werkgever. Hier werd onderzocht of wiskundige stromingsmodellen voor de Oosterschelde en de Noordzee konden worden toegepast voor onderzoek en advies. Een belangrijke conclusie was dat de computermodellen op basis van het softwarepakket Waqua de schaalmodellen bij het Waterloopkundig Laboratorium (WL) voor een belangrijk deel konden vervangen. Ook gingen modellen voor de Noordzee operationeel (dus 24×7) ingezet worden in voorspelsystemen voor stormvloeden. Dit is een belangrijke toepassing van wiskunde in de praktijk.”

Hoe is die ontwikkeling verder verlopen?
Johan: “Belangrijk daarin is de samenwerking geweest van de Deltadienst met de Rand Corporation in Santa Monica (VS). Dit leidde tot de uitbreiding van het horizontale stromingsmodel Waqua naar 3-dimensies in Triwaq/Trisula programmatuur. Na mijn overstap in 1989 naar de geprivatiseerde Dienst Informatie Verwerking van Rijkswaterstaat werden deze twee rekenharten met de modules voor pre- en postprocessing onderdeel van het volledig nieuw geprogrammeerde modellensysteem Simona. Dit systeem is bij Rijkswaterstaat nog steeds missiekritisch voor de rivieren en de getijdewateren.”

Gaan we tegenwoordig professioneler om met dit soort software?
Johan: “Zeker. Vanwege het steeds bredere gebruik van Simona-modellen, operationeel en voor onderzoek en advies, moest een professionele organisatie rond het beheer en onderhoud en de verdere ontwikkeling van modelsoftware worden opgezet. Toen ik in 1997 in dienst trad bij WL, nu Deltares, raakte ik betrokken bij de operationalisering van veel nieuwe ontwikkelingen in de deelmodellen van het (al dan niet gekoppelde) Delft3D-modellensysteem voor waterbeweging, waterkwaliteit, golven en morfologie. Ook hier speelt beheer-en-onderhoud een belangrijke rol om de kwaliteit van het systeem op orde te houden en daar waar mogelijk te verbeteren.”

Hoe betrouwbaar zijn die modellen nou eigenlijk?
Johan: “Dat hangt ervan af hoe ze ontwikkeld zijn en hoe ze gebruikt worden. Voor het juiste gebruik van wiskundige modellen (good modelling practice) zijn eerst in Nederland en later in een EU-project normen opgesteld. De aandacht voor kwaliteitszorg in mijn rol als project-auditor voor ISO9000 sloot daar goed op aan. De ervaring bij VORtech met de ontwikkeling en het beheer en onderhoud van software voor wiskundige modellen was een belangrijke bijdrage aan Europese projecten voor klimaatonderzoek, de kwaliteit van vrachtwagenbanden en het verbeteren van financieel-economische modellen.”

Hoe kijk je terug op 40 jaar wiskunde en scientific software?
Johan: “Ik kijk terug op een bijzonder dynamische en uitdagende tijd. De ontwikkeling van krachtige computers in de afgelopen decennia was bijzonder gunstig voor het ontwikkelen en toepassen van wiskundige modellen, met name in de waterwereld. Het was voor mij bijzonder om direct betrokken geweest te zijn vanuit verschillende invalshoeken: onderzoek en advies, modelontwikkeling, software ontwikkeling en (operationele) toepassing.”

Waarom maakte je overstap naar VORtech?
Johan: “De oprichters van VORtech en hun werkzaamheden waren bij mij al lang in beeld. De overstap naar VORtech gaf mij de mogelijkheid om de toegepaste wiskunde en al mijn ervaring breder toe te passen. Ook werd de ontwikkeling en het beheer en onderhoud van Simona opnieuw onderdeel van mijn werk. Dat was ook het geval met de operationele modelsystemen van Rijkswaterstaat bij het Hydro Meteo Centrum. De ontwikkeling van het operationele 3D-stromingsmodel voor de Rotterdamse haven was als combinatie van ontwikkeling, beheer en onderhoud en operationele toepassing van een complex wiskundig Simona-model een hoogtepunt.”

Hoe zie jij de toekomst voor wiskunde in software?
Johan: “Ik zie de toekomst voor toegepaste wiskunde als bijzonder gunstig. Wiskundige modellen zijn niet meer weg te denken. Nu ook met de opkomst van machine learning voor data-gedreven problemen zie je duidelijk het algoritmisch denken en het ontwikkelen van goede software terug. De groeiende lijn zet zich alleen maar door. Belangrijk blijft daarbij wel om altijd te beseffen dat modellen proberen de werkelijkheid zo goed mogelijk te benaderen. Het omgaan met onzekerheden vormt dan ook de grootste uitdaging.”