Samen sterker met slimme algoritmen

Peter Bosman (49) groeit op in Utrecht en woont inmiddels samen met zijn vrouw in Lelystad. Ze genieten er na jaren klussen van de ruimte en het geweldige uitzicht dat de plek biedt. ‘Ik was altijd één grote bal van energie,’ vertelt hij als ik hem vraag naar zijn jeugd. ‘Op de basisschool wist ik al dat ik iets met computers wilde doen. Dat was best bijzonder in die tijd, want de personal computer (PC) was nog maar net in opmars. Mijn vader was leraar in de elektrotechniek en bracht op een bepaald moment computers mee naar huis. Ik vond dat heel interessant en voor ik het wist was ik op mijn tiende al aan het programmeren. Ook op de middelbare school had ik maar één koers, één doel: straks informatica studeren.’ En met een geweldige cijferlijst op zak (‘Ik scoorde met twee tienen hoger dan de wiskundeleraar, dat heb ik eigenlijk nog nooit aan iemand verteld...’) gaat hij naar de universiteit van Utrecht.

Kleine muziekstudio

De creativiteit van informatica is iets dat hem altijd heeft aangesproken. ‘Ik heb sterk analytische kanten maar ook een creatieve kant, en informatica is de perfecte mix daarvan. Nieuwe dingen kunnen bedenken en omzetten tot iets dat werkt, iets waar je iets aan hebt!’ Is hij op nog meer gebieden creatief? ‘Ik maak graag muziek, speel keyboard en synthesizer en heb een kleine studio thuis. Van daaruit werk ik graag samen met zangers en zangeressen van over de hele wereld, ook al heb ik daar tegenwoordig niet zoveel tijd meer voor, helaas.’

Zijn fascinatie voor informatica leidde tot een indrukwekkende carrière en inmiddels is Bosman groepsleider bij het Centrum Wiskunde & Informatica (CWI) in Amsterdam en deeltijdhoogleraar aan de TU Delft. Daar werkt hij aan het ontwikkelen van algoritmen – de onzichtbare motoren achter veel moderne technologie. In het bijzonder werkt hij aan algoritmen op het gebied van AI.

Nieuwe medische behandelingen

Wat is dat eigenlijk precies, een algoritme? ‘Een algoritme kun je het beste zien als een stappenplan dat een computer volgt om een taak uit te voeren,’ legt hij uit. ‘Net zoals je een recept volgt om een gerecht te maken, zo volgt een computer een algoritme om een probleem op te lossen.’ Je komt ze overal tegen, in je smartphone, je routeplanner, noem maar op. Bosman houdt zich vooral bezig met evolutionaire algoritmen. ‘Die kun je vergelijken met natuurlijke evolutie. In plaats van aan één oplossing te sleutelen, proberen deze algoritmen steeds andere combinaties van meerdere oplossingen te maken. Ze leren daarbij zichzelf te verbeteren door uit te vinden welke combinaties meer of minder nuttig zijn. Ze worden als het ware slimmer met elke ronde.’ Dat gegeven is enorm krachtig bij complexe vraagstukken, in het bijzonder wanneer veel factoren tegelijk een rol spelen en er niet één duidelijk optimaal antwoord is, maar er een afweging tussen die factoren gemaakt moet worden. ‘Het maakt ze bijvoorbeeld geschikt voor het plannen van uitbreidingen aan het energienetwerk (wat is de meest toekomstbestendige uitbreiding met de meeste overcapaciteit, tegen de minste kosten) of het ontwerpen van medische behandelplannen (welk plan geeft de grootste kans op genezing tegen de kleinste kans op bijwerkingen).’

Minder belastend

Een van de meest indrukwekkende toepassingen van zijn werk is in de gezondheidszorg, met name bij de behandeling van prostaatkanker en baarmoederhalskanker. Bosman werkt samen met artsen, fysici, radiotherapeutische laboranten, en onderzoekers van Amsterdam UMC en het Leids UMC aan een techniek genaamd brachytherapie. Daarbij wordt een kleine radioactieve bron vlakbij de tumor gebracht via holle naalden, om de kanker van binnenuit te bestralen. Het doel: maximale effectiviteit met minimale schade aan omliggend weefsel. ‘Onze algoritmen helpen om precies te bepalen waar en hoe lang de bron op verschillende plekken in die naalden stil moet staan om de beste afwegingen te vinden tussen de tumor voldoende bestralen en het gezonde omliggende weefsel zoveel mogelijk te sparen. Dat maakt de behandeling nauwkeuriger, veiliger en minder belastend voor de patiënt,’ vertelt hij.

Een memorabele dag

Hij doet dit onderzoek samen met zijn vrouw, Tanja Alderliesten. Ze werkt op de radiotherapie afdeling van het LUMC en is gespecialiseerd in medisch-technische informatica. Dat vormt een ideale brug tussen de technische kant van algoritmes en de medische kant. Zij kregen het idee om het opstellen van brachytherapie behandelplannen te verbeteren. Nu werken ze nog steeds samen aan het verder ontwikkelen van deze toepassing. Bosman vertelt: ‘Op 17 maart 2020 was precies de dag dat mijn vader twee jaar daarvoor overleed aan de gevolgen van kanker. Het was lockdown in coronatijd en de wereld leek even stil leek te staan. Maar wij keken mee hoe op Amsterdam UMC de eerste prostaatkankerpatiënt behandeld werd met een behandelplan dat opgesteld was door ons algoritme. Het ging perfect, een fantastisch moment!’

Levens van patiënten

Het project is een schoolvoorbeeld van hoe fundamenteel onderzoek (het ontwikkelen van nieuwe methoden) hand in hand kan gaan met toegepast onderzoek (directe inzet in de praktijk). ‘Dat is wat ik het mooiste vind,’ zegt Bosman. ‘Je bouwt nieuwe kennis op, en tegelijkertijd zie je dat die kennis daadwerkelijk iets verbetert – in dit geval de levens van patiënten en de werkwijze van de medisch experts.’ De toepassingen van zijn werk reiken verder dan de medische wereld. Bosman en zijn team hebben hun algoritmen ook toegepast voor onder andere logistieke vraagstukken, en het optimaliseren van energienetten. In een nieuw project gaan ze samen met partners DIFFER en buur-instituut AMOLF werken aan het automatisch ontwerpen van de zonnecel van de toekomst. Overal waar slimme, inzichtvolle besluitvorming nodig is, kunnen zijn algoritmen helpen.

Gereedschap

In een tijd waarin AI snel opkomt en soms ook zorgen oproept, is Bosman genuanceerd. ‘AI is gereedschap. Het is niet goed of slecht van zichzelf. Het hangt af van hoe we het gebruiken. Transparantie en controle zijn daarbij essentieel.’ Hij erkent dat er risico’s zijn, zoals gebrekkige uitlegbaarheid of oneerlijke uitkomsten. ‘Daarom werk ik samen met Tanja onder andere ook aan ‘explainable AI’: AI die uitlegbaar en controleerbaar is. Zodat we kunnen begrijpen hoe een aanbeveling door AI tot stand is gekomen.’

Droom

Bosman bouwt aan AI die de mens echt ondersteunt bij het nemen van complexe beslissingen. De evolutionaire algoritmen en neurale netwerken – beide vormen van AI – waar hij aan werkt, ziet hij niet als vervanging van mensen, maar als hulpmiddelen die processen sneller, beter en veiliger maken en tot meer inzichten leiden. Zijn doel is om zijn aanpak verder uit te bouwen: AI niet alleen als technisch hulpmiddel, maar als manier om samen vooruitgang te boeken in wetenschap, zorg en samenleving. Een droom die nooit af is.

Of hij als kind had kunnen voorspellen dat hij ooit met artsen en andere wetenschappers zou samenwerken aan zulke toepassingen? Waarschijnlijk niet, maar de wil om dingen die voorheen niet konden te begrijpen en mogelijk te maken – dat zat er van jongs af aan al in. En dat is nooit verdwenen.

Deze tekst is gepubliceerd in de Amsterdamse buurtkrant #DWARS. (overname met toestemming)

Tekst: Anita Boelsums

Headerfoto: Frank Schoevaart