Veni-beurzen voor zeven onderzoekers TU/e

Pepijn Moerman: Nepcellen om verkleving van cellen te bestuderen

Om cellen te laten veranderen van een vormeloze klomp in een levende plant of dier, moeten de cellen bewegen door elkaar uit de weg te duwen. Dit proces staat bekend als celsortering. Cellen kunnen ook aan elkaar kleven en dit kan het proces van celsortering beïnvloeden. Op dit moment is het onbekend hoe veranderingen in de verkleving van cellen celbeweging kunnen beïnvloeden.

Voor zijn Veni-project wil Pepijn Moerman (faculteit Chemical Engineering and Chemistry) een experimenteel model maken bestaande uit nepcellen. Daarin kan hij de verkleving controleren, om zo meer te leren over de rol van plakkracht op celbeweging. "Mijn doel is om meer te weten te komen over verkleving in het celsorteerproces dat belangrijk is voor zowel de ontwikkeling van gezond weefsel als voor de verspreiding van tumoren."

Moerman hoopt dat een kwantitatief begrip van de invloed van celstijfheid en verkleving gebruikt kan worden om medicijnen of behandelingen te ontwikkelen die de uitzaaiing van kankercellen voorkomen door hun plakkerigheid, en daarmee hun bewegelijkheid te veranderen.

Kathrin Hövelmanns: Naar zinvolle veiligheidsbewijzen voor quantum-resistente communicatie

Recentelijk is er een belangrijke impuls gegeven aan de ontwikkeling van grootschalige quantumcomputers. Zulke computers werken fundamenteel anders dan klassieke computers en kunnen de cryptografische beveiliging doorbreken die momenteel op het internet wordt gebruikt om creditcardtransacties, toegangscontrole, en uitwisseling van gevoelige medische, militaire en overheidsinformatie te beschermen.

Kathrin Hövelmanns (faculteit Mathematics and Computer Science) zal voor haar Veni-project bijdragen aan het 'toekomstbestendig' maken van het internet voor quantumcomputers. "We moeten opnieuw nadenken over hoe we bepalen of een cryptografische bouwsteen veilig is en welke van de verschillende mogelijke oplossingen het beste werken," merkt Hövelmanns op. 

Het project bevordert de cryptografische theorie die de basis vormt voor dergelijke beslissingen. "Het gaat erom ons in te dekken tegen de verwoestende impact die quantumcomputers zouden kunnen hebben op de manier waarop we gevoelige infrastructuren zoals onze bankdiensten beschermen," zegt Hövelmanns. "Het is een eer om deze financiering te ontvangen te midden van zoveel getalenteerde collega's in het veld. Ik ben NWO dankbaar voor deze kans om onderzoek te doen naar veilige communicatie.”

Mirunalini Thirugnanasambandam: Modellen om aorta-aneurysma's te monitoren

Een abdominaal aorta-aneurysma (AAA) is een uitstulping in de aorta, de slagader die bloed van het hart naar de buik transporteert. Als zo'n aneurysma barst of scheurt, kan dit leiden tot ernstige complicaties voor een patiënt. 

Met de opkomst van digital twins en point-of-care-echografie ontstaan er nieuwe mogelijkheden om AAA’s vroegtijdig op te sporen en te controleren. Om het groei- en scheurrisico van AAA’s bij een patiënt beter te kunnen voorspellen, is het belangrijk om een groei- en remodeleringsmodel (G&R) te maken op basis van individuele veranderingen in de geometrie van het aneurysma.

In haar onderzoek wil Mirunalini Thirugnanasambandam (faculteit Biomedical Engineering en postdoc bij het Catharina Ziekenhuis) ernaar een nieuw voorspellingsplatform te bouwen om de groei van AAA's te evalueren. Ze zal dit doen door een G&R-model te kalibreren met behulp van klinische echografiebeelden. "Hiermee kunnen we voor elke patiënt specifieke voorspellingen doen over de micro- en macrostructurele veranderingen die gepaard gaan met de evolutie van een aneurysma", zegt Thirugnanasambandam. "Daarnaast zullen we een bioreactormodel gebruiken om de voorspellingen te valideren."

“Belangrijk onderzoek”, meent Thirugnanasambandam. "Dit project kan de weg banen voor een toekomst waarin gepersonaliseerd AAA-management gemeengoed kan worden in de eerstelijnsgezondheidszorg. Dit kan tegelijkertijd de levenskwaliteit van patiënten verbeteren en de druk op het zorgstelsel verminderen. Ik ben erg blij met deze subsidie en ik ben blij dat NWO mijn enthousiasme voor dit onderzoek deelt."

Rob Wolfs: Just press print – 3D-printen van veilige en duurzame gebouwen

Het 3D-printen van gebouwen kan een antwoord bieden op de woningnood en de verduurzamingsopgave in de bouw. Maar hoe moeten we gebouwen ontwerpen die veilig en duurzaam zijn als het gedrag van geprinte materialen complexer is dan traditionele materialen en bestaande ontwerpregels niet langer gelden voor 3D-geprinte gebouwen?

Voor zijn Veni-project probeert Rob Wolfs (faculteit Built Environment) een nieuwe benadering te ontwikkelen om het gedrag van 3D-geprinte constructies te voorspellen en sneller bouwen met minder materiaal mogelijk te maken. "Ik wil de complexiteit van 3D-betonprinten op verschillende tijd- en lengteschalen aanpakken door gebruik te maken van zowel numerieke modellering als experimenten." 

Op de lange termijn hoopt Wolfs dat dit project zal helpen om gebouwen efficiënter en sneller te produceren en tegelijkertijd de hoeveelheid gebruikt materiaal te verminderen. "Dit is precies wat onze bouwsector nu nodig heeft," merkt Wolfs op. "Het is een grote erkenning dat ik deze beurs heb gekregen, waarmee ik een grote stap voorwaarts kan zetten op het gebied van onderzoek naar 3D-betonprinten."

Rianne Conijn: Mensgerichte kunstmatige intelligentie in het onderwijs

Kunstmatige intelligentie wordt steeds vaker gebruikt in het onderwijs voor het geven van automatische instructie en feedback.  Deze technologieën behalen echter nog niet de gewenste resultaten, of leiden zelfs tot negatieve bijeffecten. Daarom is het belangrijk voor studenten (en docenten) om algoritmes gebaseerd op kunstmatige intelligentie te kunnen begrijpen en te vertrouwen, om op een effectieve manier te kunnen leren.

Voor haar Veni-project wil Rianne Conijn (faculteit Industrial Engineering and Innovation Sciences) AI-systemen toegankelijker en effectiever maken voor studenten en docenten in het hoger onderwijs.

"Mijn project combineert inzichten uit mens-computerinteractie en verklaarbare AI om de de interne werking van geautomatiseerde schrijfsystemen te verklaren, en zo transparantie te waarborgen en het onderwijzen en leren van schrijven in het hoger onderwijs te ondersteunen", zegt Conijn. "Ik zie deze financiering als een opwindende boost voor mijn persoonlijke onderzoekslijn."

Clemens Dubslaff: Quasi-beslissingen voor schaalbare verificatie en systeemuitleg

Formele verificatiemethoden zoals symbolisch modelchecking zijn fundamenteel om de betrouwbaarheid van computersystemen te verbeteren. Ze zijn echter niet geschikt om alle systeemexecuties uitputtend te onderzoeken en kunnen de uitkomsten ervan onvoldoende verklaren.

Voor zijn door Veni gefinancierde project gaat Clemens Dubslaff (faculteit Mathematics and Computer Science) beide beperkingen aanpakken met een nieuwe datastructuur van zogeheten quasi decision diagrams (QDD’s) om besluitvorming in systemen te modelleren.

Met QDD’s kan een uitputtende analyse worden vermeden door relevante quasi-beslissingen pas te verfijnen tot strikte beslissingen als dit nodig is. Dit verlegt potentieel de grenzen voor de schaalbaarheid van symbolisch modelchecking en biedt nieuwe mogelijkheden voor verklaring, bijvoorbeeld door causaal redeneren over relevante verfijningen.

Dubslaff: “Deze Veni-beurs geeft mij de kans om vorm te geven aan een uitdagende onderzoekslijn die theorie en praktijk met elkaar verbindt door de ontwikkeling van nieuwe formele methoden om de juistheid van grootschalige computersystemen te bewijzen en te verklaren.”

Dinesh Krishnamoorthy: Autonome systemen laten samenwerken

Nu de wereld om ons heen steeds meer met elkaar verbonden raakt, zijn er bij veel maatschappelijke toepassingen meerdere besluitvormende actoren betrokken die samenwerken in een autonome omgeving, zoals verbonden voertuigen en collaboratieve robotica.

De coördinatie van autonome systemen die verschillende besluitvormingstechnieken gebruiken, wordt nog altijd niet goed begrepen. Door de wetenschappelijke domeinen van gedistribueerde optimalisatie, Bayesiaanse optimalisatie en feedbackcontrole te verbinden, wil Dinesh Krishnamoorthy (faculteit Mechanical Engineering) een nieuwe methode ontwikkelen die autonome systemen laat samenwerken en collectieve acties laat ondernemen.

Krishnamoorthy: "Met de Veni-beurs kan ik mijn onderzoek in het ontwikkelen van collaboratieve besluitvormingstools voor slimme infrastructuursystemen met diverse actoren versnellen en mijn onderzoekscarrière vooruit helpen."

Over de NWO Veni-beurzen

De Veni is een persoonsgebonden wetenschappelijke beurs, maakt onderdeel uit van het NWO-Talentprogramma en richt zich op onderzoekers die recent gepromoveerd zijn. Zij gaan onderzoek doen binnen de volle breedte van de wetenschap.

De 188 beurzen uit de Veni-ronde van 2022 zijn verdeeld over 26 beurzen bij ZonMw, 23 bij Toegepaste en Technische Wetenschappen (TTW), 69 bij Exacte en Natuurwetenschappen (ENW) en 70 bij Sociale en Geesteswetenschappen (SGW).

De projecten die financiering ontvangen richten zich dan ook op de meest uiteenlopende onderwerpen: van rivierdelta’s op Mars tot toekomstbestendige huisartsenzorg en van de kruistochten van Lodewijk IX tot vliegende robots voor het onderhoud van offshore windturbines. Elke beurs is maximaal 280.000 euro waard en stelt de laureaten in staat om de komende drie jaar hun eigen onderzoeksideeën verder uit te werken.