De European Research Council (ERC) heeft vijf Consolidator Grants toegekend aan Delftse onderzoekers. Deze Europese beurzen zijn bedoeld om excellente wetenschappers te ondersteunen bij het opzetten van hun onafhankelijke onderzoeksteams en het ontwikkelen van hun meest veelbelovende wetenschappelijke ideeën. De financiering, per beurs maximaal ¤2 miljoen met een looptijd van vijf jaar, wordt verstrekt via het Horizon Europe programma van de EU.
De vijf ERC Consolidator Grant-projecten van TU Delft zijn:
Shadi Sharif Azadeh, Civiele Techniek & Geowetenschappen (CiTG)
TRANSFORM - Transport resilience and adaptive networks: a holistic framework for multi-scale optimization under uncertainty in a rapidly changing mobility environment
Het stedelijke mobiliteitssysteem verandert voortdurend door nieuwe technologieën, businessmodellen en uitbreiding van de huidige infrastructuur om het groeiende aantal reizigers op te vangen. De reisopties en gewoonten van de reizigers veranderen tegenwoordig binnen enkele dagen of weken.
Als gevolg daarvan zijn er verschillende belangrijke aandachtspunten die moeten worden aangepakt bij het aanpassen van het huidige vervoersnetwerk aan een veranderende omgeving:
i) gezien de beperkte ruimte en de voortdurend groeiende vraag in stedelijke gebieden moeten vervoersbedrijven en overheidsinstanties garanderen dat langdurige, kostbare investeringen het mobiliteitsniveau voor passagiers zullen verbeteren en zullen leiden tot een efficiënt gebruik van middelen voor dienstverleners;
ii) multimodaal vervoersbeheer wordt sterk beïnvloed door zowel lokale als mondiale verstoringen (onzekerheden), zoals ongevallen, storingen in de infrastructuur en extreme weersen klimaatomstandigheden. Voor het beheer van activa op korte en lange termijn is het noodzakelijk deze onzekerheden in kaart te brengen en nauwkeurig te kwantificeren om een zo efficiënt mogelijk gebruik van de beschikbare middelen te garanderen, en ten slotte
iii) moet het gedrag van reizigers bij plotselinge verstoringen en hun aanpassing op lange termijn aan nieuwe mobiliteitsoplossingen worden gemeten om de bruikbaarheid van mobiliteitsdiensten in een veranderende omgeving te garanderen.
TRANSFORM zal een baanbrekend slim -vooruitzien-en-optimaliseer-raamwerk ontwikkelen voor een robuust multi-tijdschaal assetmanagement van multimodale transportsystemen in een onzekere omgeving. TRANSFORM zal geavanceerde voorspellende modellen introduceren in combinatie met nieuwe adaptieve realtime optimalisatiemethoden die gebruikmaken van realtime data-analyse en geavanceerde optimalisatiealgoritmen, waardoor deze aanpak zich onderscheidt van traditionele kaders voor activabeheer. TRANSFORM zal het gedrag van reizigers ten opzichte van nieuwe mobiliteitsoplossingen beoordelen, waardoor gerichte strategieën voor vraagsturing kunnen worden geïmplementeerd om een hoge bruikbaarheid van het systeem en passagierstevredenheid te garanderen.
TRANSFORM omvat multidisciplinaire methodologieën die een belangrijke bijdrage leveren aan duurzame stedelijke mobiliteitssystemen:
i) het conceptualiseren van multimodaal vervoer met drie spelers: multimodale mobiliteitsdienstverleners, infrastructuurbeheerders en consumenten,
ii) het dynamisch kwantificeren van onzekerheden,
iiI) het creëren van op gedrag gebaseerde strategieën voor vraagaanpassing om de wisselwerking tussen vraag en aanbod in realtime te modelleren,
iv) iteratieve optimalisatie onder onzekerheid, en
v) het ontwikkelen van een simulatie met meerdere tijdschalen en meerdere actoren.
Optimalisatiemodellen onder onzekerheden, kwantificering van onzekerheden op meerdere tijdschalen en adaptieve gedragskaders profiteren allemaal van econometrische analyse, waarvoor expertise op het gebied van operationeel onderzoek en beslissingstheorie vereist is. Alleen wanneer al deze elementen samenkomen, kan ik de impact van mijn innovaties aantonen.
TRANSFORM is ontworpen op basis van de kennis op het gebied van transport die gekoppeld is aan sociale wetenschappen. De aard van de transportsystemen brengt wetenschappelijke uitdagingen met zich mee.
Bekijk de persoonlijke pagina van Shadi.
Louise Nuijens, Civiele Techniek & Geowetenschappen (CiTG)
QUASI - Stormy Atmospheres over Quiescent Waters: Dynamical Implications of Fine-scale Air-Sea Interaction
De atmosfeer en de oceaan vertonen natuurlijke fluctuaties op veel schaalniveaus. Het is aannemelijk dat ze op elkaars signalen - voelbaar via uitwisselingen aan het grensvlak - op veel fijnere schalen reageren dan we begrijpen en modelleren. Op de submesoschaal, variërend van ongeveer 200 m tot 200 km, zijn zowel lucht als water gevuld met prachtige heterogene structuren. Het ontrafelen van hoe deze fijnschalige structuur de uitwisseling tussen lucht en zee aandrijft, en daarmee belangrijke dynamiek in beide systemen, is een nieuwe uitdaging voor de klimaatwetenschap.
Het is mijn ambitie om de dynamische effecten en belangrijkste mechanismen van de fijnschalige interactie tussen atmosferische convectie - wolken - en tropische warme wateren bloot te leggen. Met QUASI zal ik het stormachtigste en grootste tropische meer op aarde gebruiken als een analoog voor de bovenste laag van de oceaan, waarbij ik de complexiteit van een diepe, golvende oceaan vermijd. Het Victoriameer is het ideale veldlaboratorium om de interactie tussen sterke atmosferische signalen en een kalm wateroppervlak te onderzoeken, omdat zich door grotere-schaal circulaties en het warme water hier bijna dagelijks sterke onweersbuien vormen.
QUASI zal een multisensor-multiboei-netwerk op het meer realiseren om gedurende meer dan een jaar ruimtelijke, grensoverschrijdende observaties met hoge resolutie van de atmosfeer en het water dicht bij het oppervlak te meten. Deze observaties worden gebruikt als forcering voor oceaanmodellen om belangrijke variabiliteit bloot te leggen en leveren cruciale kennis voor het testen en ontwikkelen van gekoppelde geavanceerde atmosferische modellen - zowel zogenaamde -large eddysimulaties als hoge resolutie weermodellen die stormen kunnen simuleren.
QUASI zal belangrijke atmosferische mechanismen en schalen van heterogeniteit in lucht-zee-fluxen identificeren, reacties van oppervlaktetemperatuur en menging analyseren, en de gevolgen van het behandelen van water als een statisch homogeen oppervlak evalueren. Ook bestudeert QUASI de impact van submesoschaal ASI op regionale weerpatronen en extremen. Hoewel dit onderzoek enorm uitdagend is, levert het zeldzaam interdisciplinair bewijs dat cruciaal is voor de ontwikkeling van een nieuwe generatie gekoppelde modellen met hoge resolutie - modellen die nodig zijn om onverwachte energiepaden in ons klimaatsysteem te begrijpen.
Bekijk de pagina van Louise.
Lees het facultaire nieuwsbericht.
Dante Muratore, Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica (EWI)
LOOK - Attention-Based Compressive Readout Chips for Massively Parallel Brain-Computer Interfaces
Hersen-computerinterfaces (BCI’s) kunnen een revolutie teweegbrengen in de samenleving door verloren functies te herstellen en menselijke capaciteiten te vergroten. De volgende generatie BCI’s moet grote neuronpopulaties registreren met een resolutie op het niveau van afzonderlijke cellen en celtypes om de natuurlijke taal van de hersenen te kunnen spreken. Dit vereist aanzienlijke vooruitgang op het gebied van grootschalige, ruisarme uitleeselektronica, waarbij tegelijkertijd knelpunten op het gebied van stroomverbruik, oppervlakte en gegevensoverdracht moeten worden aangepakt.
LOOK zal radicaal nieuwe, energiezuinige en ruimtebesparende -bijna verliesvrijecompressieve uitleeschips ontwikkelen voor massaal parallelle BCI’s op celniveau. Ik ga een fundamentele uitdaging aanpakken bij het comprimeren van ruisende signalen: verliesvrije compressie biedt onvoldoende datareductie; compressie met verlies bereikt een hogere datareductie, maar mist gebeurtenissen met een lage amplitude. Geïnspireerd door het netvlies zal LOOK compressieve uitlezingen met verlies en zonder verlies combineren met -aandachtsmechanismenom tegelijkertijd een hoge compressieverhouding en nauwkeurigheid te bereiken.
In tegenstelling tot conventionele compressie, die gebruikmaakt van inherente redundantie en structuur binnen de gegevens, zal LOOK gebruikmaken van voorkennis over neurale signalen om dynamisch te bepalen welke delen van het signaal het belangrijkst zijn en daarom selectief verliesvrije compressie toepassen op alleen die subsets, terwijl de rest agressief wordt gecomprimeerd.
Om deze technologie te ontwikkelen, zal ik een co-ontwerpbenadering van circuits en algoritmen hanteren, waarbij de ontwikkeling van compressieen aandachtsalgoritmen nauw wordt geïntegreerd met het ontwerp van energiezuinige opnamechips. Deze benadering zal worden gevalideerd met vooraf opgenomen neurale gegevens van mensen en in vitro neurale opname-experimenten om de toepasbaarheid ervan op huidige spraak-BCI’s en toekomstige interfaces met natuurlijke resolutie aan te tonen.
LOOK zal de traditionele afwegingen tussen nauwkeurigheid en vermogen bij compressieve uitlezingen overtreffen, waardoor massaal parallelle BCI’s met een resolutie op celniveau mogelijk worden. Het baanbrekende karakter van dit project zal ook van invloed zijn op andere toepassingen waarbij autonome multisensorarrays met een beperkt vermogen ruisende, schaarse signalen registreren.
Bekijk de persoonlijke pagina van Dante.
Lees het facultaire nieuwsbericht.
Sergio Grammatico, Mechanical Engineering (ME)
ARGON - Data Driven Game Theoretic Control for Constrained Systems
Met deze beurs wil Sergio nieuwe regelsystemen ontwikkelen die minder afhankelijk zijn van modellen en in plaats daarvan gebruikmaken van empirische data.
Huidige regelsystemen, zoals die in verkeersmanagement, robotica en elektriciteitsnetwerken, zijn meestal modelgebaseerd. Ze werken met een digitale tweeling van de werkelijkheid en nemen beslissingen op basis van vooraf gedefinieerde modellen, niet op basis van real-time gegevens. In de praktijk bestaan moderne infrastructuren uit onderling verbonden subsystemen, die vaak eigen belangen hebben en slechts beperkt informatie delen. Dat maakt nauwkeurige modellering extra lastig. -Wanneer deze modellen onnauwkeurig zijn, kunnen de gevolgen groot zijn,- legt Grammatico uit. -Van verkeersopstoppingen tot grootschalige storingen zoals de stroomuitval in Portugal en Spanje eerder dit jaar, waarbij modelonzekerheid en competitie tussen subsystemen een belangrijke rol speelden.-
Sneller aanpassen
Het project van Grammatico, genaamd ARGON, richt zich op het ontwikkelen van regelsystemen die zo min mogelijk op modellen steunen en in plaats daarvan gebruikmaken van empirische data en real-time metingen. Deze aanpak maakt het mogelijk om sneller te reageren op veranderende omstandigheden en verkleint de risico-s van verkeerde modelaannames.
Als voorbeeld noemt Grammatico samenwerking tussen mens en robot. -In dit geval werken meerdere actoren - industriële robots en mensen - samen in één omgeving. Traditioneel worden robots ontworpen op basis van modellen van menselijk gedrag, die niet altijd overeenkomen met werkelijke voorkeuren of comforteisen. Door operationele data te gebruiken, kunnen robots zich veel sneller en effectiever aanpassen aan mensen.-
Proactieve en reactieve besturing
Omdat het onmogelijk is om alle parameters van menselijk gedrag of van steeds complexere systemen te kennen, vindt Grammatico dat de focus op empirische data cruciaal is. Zijn project beoogt zowel de theoretische basis voor modelvrije besturing in competitieve omgevingen te ontwikkelen als algoritmen die beslissingsen regelproblemen efficiënt kunnen oplossen. Het onderzoek volgt twee hoofdlijnen: proactieve besturing, die toekomstig systeemgedrag voorspelt, en reactieve besturing, die in real-time reageert op waargenomen veranderingen.
-Ik geloof dat de toekomst van autonome regelsystemen een combinatie zal zijn van modelgebaseerde en data-gedreven benaderingen,- besluit Grammatico. -De beste balans vinden we door gebruik te maken van onze kennis van de natuurkunde, terwijl we luisteren naar de ruwe empirische data.-
Bekijk de persoonlijke pagina van Sergio.
Arjen Jakobi, Technische Natuurwetenschappen (TNW)
INFLAMMAZOOM - Illuminating the structural mechanism of non-canonical inflammasomes
Inflammasomen zijn belangrijke onderdelen van het aangeboren immuunsysteem. Het zijn complexen van meerdere eiwitten die in de cel de groei van ziekteverwekkers remmen en ontstekingsreacties in gang zetten. Een bijzondere vorm van deze inflammasomen herkent bacteriële lipopolysachariden (LPS): grote moleculen die bestaan uit een vetgedeelte en een suikergedeelte en die een belangrijk onderdeel vormen van het buitenmembraan van Gram-negatieve bacteriën. Daaronder vallen bijvoorbeeld salmonellabacteriën, de veroorzaker van buiktyfus. Deze herkenning zet een kettingreactie in gang die uiteindelijk leidt tot het gecontroleerd openbarsten van de geïnfecteerde cel, zodat de bacteriën kunnen worden opgeruimd en zich niet verder in het weefsel kunnen verspreiden.
Alhoewel deze eiwitcomplexen dus een cruciale rol spelen in de immuunafweer, weten we nog weinig over hoe ze precies werken. Dat komt doordat ze maar kort en in wisselende samenstellingen binden aan de ingewikkelde structuur van het buitenmembraan van Gram-negatieve bacteriën. Dit maakt het bijzonder lastig om ze te onderzoeken met bestaande structuurbiologische technieken en zo blijven de details van hun moleculaire opbouw, activering en specificiteit grotendeels onduidelijk.
In dit project zal Arjen Jakobi de bouw en werking van deze inflammasomen met nieuwe cryo-elektronenmicroscopie-methoden gaan onderzoeken. Die technieken gaat hij speciaal ontwikkelen om dynamische eiwitcomplexen op membranen te bestuderen. Om deze processen te kunnen volgen zal Jakobi methoden ontwikkelen die snelle veranderingen in eiwitstructuren kunnen vastleggen. De technieken moeten structurele en ruimtelijke veranderingen op de schaal van milliseconden zichtbaar maken, en dat met zeer hoge resolutie. Zo kan hij als het ware een reeks stilstaande beelden maken die laten zien hoe een inflammasoom stap voor stap ontstaat en actief wordt. Uiteindelijk moeten deze technieken ook toepasbaar zijn in cellen, zodat snelle moleculaire processen zelfs in hun natuurlijke omgeving zichtbaar kunnen worden gemaakt.
Inzicht in deze fundamentele mechanismen is van groot belang. Overmatige inflammasoom-activiteit kan namelijk bijdragen aan ernstige aandoeningen zoals sepsis en beschadiging van de bloed-hersenbarrière. De nieuwe methoden die in dit project worden ontwikkeld, zullen bovendien breed inzetbaar zijn voor onderzoek naar andere grote eiwitcomplexen die functioneren op complexe biologische membranen.
Meer informatie over het onderzoek.
Bekijk de persoonlijke pagina van Arjen.
Over ERC Consolidator Grants
ERC Consolidator Grants maken deel uit van Horizon Europe, het huidige programma voor onderzoek en innovatie van de EU. De oproep voor 2025 was goed voor een totaalbedrag van ¤728 miljoen. ERC Consolidator Grants worden toegekend aan toponderzoekers, ongeacht nationaliteit en leeftijd, met tussen de zeven en twaalf jaar ervaring na hun promotie en een zeer veelbelovende wetenschappelijke staat van dienst. Het onderzoek moet worden uitgevoerd in een publieke of particuliere onderzoeksorganisatie in een van de lidstaten van de EU of een -geassocieerdland. De financiering, die per beurs tot ¤2 miljoen kan bedragen, plus in sommige gevallen een aanvullende ¤1 miljoen voor opstartkosten, wordt tot vijf jaar verstrekt en dekt voornamelijk de inzet van onderzoekers en andere medewerkers om de teams van de onderzoekers compleet te maken.
Meer informatie
Lees hier het ERC-persbericht over de Consolidator Grants (Alleen in het Engels).