Bouwen als de mieren

Een Delftse student liet zich eerder al door mieren inspireren om problemen binnen telefoonnetwerken op te lossen. Nieuw aan Flints werk is dat hij een mierenmodel maakte voor het ontwerpen van bouwconstructies. Als test ontwierp hij er het dak van een sporthal in Apeldoorn mee.

“De manier waarop mijn programma werkt, is vergelijkbaar met de wijze waarop mieren de kortste route naar voedsel vinden”, vertelt Flint, die deze week afstudeerde bij Civiele Techniek en Geowetenschappen. “Mieren die voedsel zoeken, gaan eerst willekeurige richtingen op. Ze laten daarbij een geurspoortje achter. Wanneer een mier voedsel vindt, brengt hij dat via dezelfde geurroute naar het nest. Andere mieren volgen zijn voorbeeld. Maar mieren die van dit spoor afdwalen en toevallig een kortere route vinden, kunnen via die nieuwe weg sneller heen en weer, waardoor dat spoor sterker wordt. Vervolgens wordt dat spoor door de andere dieren overgenomen.”

Flints mierenmodel voor bouwconstructies optimaliseert zichzelf op vergelijkbare wijze. Het deelt een ruimte op in blokjes die willekeurig al dan niet materiaal toegekend krijgen. In eerste instantie ontstaat hierdoor een wirwar aan vertakkingen. Slechts een aantal van die vertakkingen draagt bij aan de stevigheid van een constructie. Via een optimalisatieproces selecteert het model de stevige structuren.

“Maar het model kan nog veel meer eigenschappen optimaliseren”, vertelt Flint. “Zo kun je het model een structuur laten maken die zo min mogelijk materiaal vergt, om het ontwerp goedkoop te houden. Of een met zo min mogelijk oppervlak, waardoor het minder werk is om het schoon te houden.”

De jonge onderzoeker ontwierp het dak van de sporthal met een nieuw soort supersterk beton. Er is nog maar weinig ervaring mee in de bouw, en ingenieurs weten daardoor nog niet goed hoe ze het moeten gebruiken. “Juist in dit soort gevallen komt mijn model goed van pas”, zegt Flint. “Het helpt je om nieuwe structuren te vinden waar je anders nooit op gekomen zou zijn.” (TvD)

Samen zijn mieren in staat ingewikkelde problemen op te lossen. (Foto: Emmanuel Perrin)

Een Delftse student liet zich eerder al door mieren inspireren om problemen binnen telefoonnetwerken op te lossen. Nieuw aan Flints werk is dat hij een mierenmodel maakte voor het ontwerpen van bouwconstructies. Als test ontwierp hij er het dak van een sporthal in Apeldoorn mee.

“De manier waarop mijn programma werkt, is vergelijkbaar met de wijze waarop mieren de kortste route naar voedsel vinden”, vertelt Flint, die deze week afstudeerde bij Civiele Techniek en Geowetenschappen. “Mieren die voedsel zoeken, gaan eerst willekeurige richtingen op. Ze laten daarbij een geurspoortje achter. Wanneer een mier voedsel vindt, brengt hij dat via dezelfde geurroute naar het nest. Andere mieren volgen zijn voorbeeld. Maar mieren die van dit spoor afdwalen en toevallig een kortere route vinden, kunnen via die nieuwe weg sneller heen en weer, waardoor dat spoor sterker wordt. Vervolgens wordt dat spoor door de andere dieren overgenomen.”

Flints mierenmodel voor bouwconstructies optimaliseert zichzelf op vergelijkbare wijze. Het deelt een ruimte op in blokjes die willekeurig al dan niet materiaal toegekend krijgen. In eerste instantie ontstaat hierdoor een wirwar aan vertakkingen. Slechts een aantal van die vertakkingen draagt bij aan de stevigheid van een constructie. Via een optimalisatieproces selecteert het model de stevige structuren.

“Maar het model kan nog veel meer eigenschappen optimaliseren”, vertelt Flint. “Zo kun je het model een structuur laten maken die zo min mogelijk materiaal vergt, om het ontwerp goedkoop te houden. Of een met zo min mogelijk oppervlak, waardoor het minder werk is om het schoon te houden.”

De jonge onderzoeker ontwierp het dak van de sporthal met een nieuw soort supersterk beton. Er is nog maar weinig ervaring mee in de bouw, en ingenieurs weten daardoor nog niet goed hoe ze het moeten gebruiken. “Juist in dit soort gevallen komt mijn model goed van pas”, zegt Flint. “Het helpt je om nieuwe structuren te vinden waar je anders nooit op gekomen zou zijn.” (TvD)

Samen zijn mieren in staat ingewikkelde problemen op te lossen. (Foto: Emmanuel Perrin)