Kinderlezingen

“Leuk dat jullie er zijn!”, zegt Rob. “Ik ben informaticus en werk aan de computational science vakgroep van de Universiteit van Amsterdam. Ik ben vooral gespecialiseerd in het omzetten van gigantische hoeveelheden getallen in plaatjes. Dat is handig voor wetenschappers die hun modellen daardoor beter begrijpen. Ook maak ik simulaties. Dat zijn dingen die in de werkelijkheid niet mogelijk zijn.”

Als voorbeeld laat Rob een driedimensionaal plaatje zien van bloed dat door het menselijk lichaam stroomt. “Je kunt rode bloedlichaampjes onder de microscoop bestuderen, maar dan zitten ze niet meer in je lijf”, zegt hij. “Daarom maken wij simulatiemodellen van hoe het bloed zich in het lichaam voortbeweegt. We kunnen dan bijvoorbeeld laten zien hoe het bloed reageert op een barrière in een ader.”

Virtual reality

“Hoe noem je iets dat er echt uitziet, maar wat niet echt is?” vraagt hij aan de zaal. Een jongen antwoordt: “Dat heet virtual reality.” Rob is onder de indruk. “Klopt”, zegt hij. “Bij virtual reality zet je iemand een helm op met beeldschermpjes erin. Daardoor gelooft die persoon dat hij ergens anders is. Een tijdje mochten we door de coronapandemie niet reizen, maar met virtual reality kun je toch Tokyo of Amerika bezoeken.”

Dan wijst hij naar het Pokémonplaatje op het T-shirt van een kind. “Het spel Pokémon GO noem je augmented reality”, zegt hij. “Daarbij maak je gebruik van de echte wereld, waar je iets kunstmatigs bovenop zet. Op het beeldscherm van je telefoon zie je dus de echte wereld en iets dat getekend is met de computer.” Deze techniek kun je bijvoorbeeld ook gebruiken wanneer je een meubel wilt kopen. “Stel je ouders willen een nieuwe stoel kopen bij de Ikea, maar ze willen weten of de stoel in hun interieur past, dan kunnen ze de camera van hun telefoon op de hoek van de kamer richten en zien ze de virtuele stoel op hun beeldscherm staan. Zo hoeven ze niet met de stoel te sjouwen, vóórdat ze zeker weten dat ze hem willen kopen.”

Dansende dinosaurus

De kinderen gaan tijdens deze lezing ook iets ervaren dat in de werkelijkheid niet kan. “We laten een dinosaurus op tafel dansen!” zegt Rob. Hiervoor moet hij drie verschillende computerprogramma’s gebruiken. “Een dino koop je niet zomaar ergens. Daarom laten wij een computer de dinosaurus tekenen. Een tweede programma laat de dinosaurus dansen en een derde programma zorgt ervoor dat de dansende dinosaurus op tafel verschijnt.”

Er verschijnt een levensechte Tyrannosaurus Rex op het scherm achter Rob, waardoor hij schrikt. “Deze afbeelding is getekend met de computer”, zegt hij. “We maken daarbij gebruik van heel veel kleine driehoekjes, die je ‘veelvlakken’ noemt.” Hij wijst naar een tafel waarop voorwerpen liggen die gemaakt zijn van plastic vormen. Er ligt ook een voetbal op. “Kijk deze bal lijkt organisch gevormd, maar het is ook een veelvlak, gemaakt van vijfhoeken en zeshoeken die aan elkaar genaaid zijn. Vervolgens wordt de bal opgepompt en lijkt hij rond.”

De kinderen mogen ervaren hoe je veelvlakken maakt. Rob haalt drie grote kisten met plastic vormen tevoorschijn: driehoeken, vierkanten, vijfhoeken en zeshoeken die aan elkaar te klikken zijn. “Probeer eerst maar eens een simpele vorm te maken”, zegt hij tegen de kinderen.

Alle kinderen gaan aan de slag. Ook hun ouders kunnen het niet laten en beginnen mee te bouwen. Ze maken piramides, huisjes, bollen en stroken. Rob houdt af en toe enthousiast een vorm omhoog: “Kijk, iemand heeft al een tand van de dinosaurus gemaakt. En hier zie ik een stukje van zijn hoofd!”

Na een minuut of tien mogen alle kinderen hun bouwsels op tafel leggen. “Als je al die stukjes aan elkaar maakt, kun je een grote dino maken”, zegt Rob. “Maar je kunt je wel voorstellen dat dit veel gedoe is. Want een dino heeft plooien en tanden. Daarom kun je het beter met de computer doen.”

Rob vertelt over het programma Blender, een gratis tekenprogramma waarmee je in 3D kunt tekenen. Hij laat een filmpje zien van iemand die een dino maakt. Dat begint met het maken van de contouren van de zijkant van het dier. Daarna zet hij puntjes op de plaatsen waar de poten, kop, hals en lijf zitten. “Vervolgens kun je tegen de computer zeggen: trek de poten naar links en naar rechts, dan krijg je een primitieve driedimensionale dino”, zegt Rob. “Vervolgens verfijn je die tot je een steeds gedetailleerdere dinosaurus krijgt, met spieren, plooien en rimpels. Je bent dus digitaal aan het boetseren.”

Bewegende dino

Nu is het de bedoeling dat de dino gaat bewegen. “Wij kunnen bewegen door onze botten. Zonder botten storten wij als een plumpudding in elkaar. In Blender kun je getekende dieren ook botten geven, die je kunt bewegen. Alle kleine veelvlakjes in buurt van die botten, bewegen met de botten mee. De computer berekent dat.”  

En hoe laat je dan een dino dansen? “Dat is best lastig”, zegt Rob. “Het liefst doe je aan de dino voor hoe je moet dansen.” Hij vraagt aan een meisje of zij op het podium wil komen. “Laat maar eens een dansje zien. Beweeg met je armen, spring, doe een pirouetje!” Een speciale camera filmt het dansende meisje en een computer geeft haar bewegingen over aan een digitaal poppetje op het scherm. Het poppetje doet dezelfde dansjes als het meisje.

“Maar”, vraagt het dansende meisje, “hoe kun je nou mijn beweging aan de dino geven? We zien er toch anders uit?” Rob antwoordt: “Klopt, eigenlijk zou je op vier benen moeten dansen, maar dat wilde ik je nu niet aandoen. Ik kan echter wel deze robot jouw bewegingen laten nadoen!”  Rob drukt op een knop van zijn laptop en prompt verschijnt een robot die de bewegingen van het meisje naspeelt.

Dansen op tafel

Nu moeten moet het nog lijken alsof de dino op tafel danst. “Ook daar is een programma voor”, zegt Rob en laat een A4tje zien met daarop een zwart vierkant met daarin een teken. “Dit is een marker, een opvallende tekening die door de camera’s van smartphones herkend kan worden. Als je de smartphone die je van je ouders hebt mogen lenen daarop richt, herkent de camera de overgang van witte, naar zwarte, naar witte pixels.”

Hij legt de marker op tafel. “Vervolgens bekijkt de smartphone wat de marker betekent en hoe hij georiënteerd is”, zegt hij. “In dit geval ziet de camera de marker niet frontaal, maar wat geroteerd en wat geschaald. Vervolgens gebruikt de computer die informatie om de dino hetzelfde te positioneren en schalen als de marker. Daarom lijkt het alsof de dino op de tafel loopt.”

Alle kinderen krijgen een marker en richten de smartphone van hun ouders op twee verschillende markers. Bij de ene marker zien ze een blauwe dino in beeld, bij de andere een zwarte. Een jongetje komt erachter dat als je de marker draait, de dino meedraait. Andere kinderen houden de marker in de lucht en toveren zo een dino tevoorschijn die in de lucht danst.

Embryo

Als iedereen uitgespeeld is, wil Rob nog een laatste ding over zijn vak vertellen. “Ik wil jullie laten zien hoe je augmented reality kunt gebruiken om dingen te leren.” Hij laat een plaatje zien van telefoon met een driedimensionaal embryo erop. “Geneeskundestudenten moeten leren hoe embryo’s ontwikkelen in de baarmoeder”, zegt Rob. “Daarvoor werden gipsen modellen gebruikt die heel duur zijn en snel kapotgaan als je ze laat vallen. Onderzoekers van het Amsterdam UMC hebben het menselijk embryo in allerlei verschillende levensfasen in 3D gemodelleerd. Wij hebben daar een applicatie van gemaakt voor de smartphone. Je kunt daarmee de binnenkant van een embryo bekijken en je kunt onderdelen weghalen zodat je begrijpt hoe het skelet, de spieren en organen met elkaar in verband staan.” Een kind in de zaal roept: “Wow, superfreaky!” Rob lacht en bedankt de kinderen voor hun aanwezigheid.