Beste afstudeerder 2020: ‘Er is zoveel aan computers dat niet triviaal is’

Translation in progress

Tijdens de ceremonie noemde juryvoorzitter en vice rector magnificus Rob Mudde Andreadis  een ‘uniek talent’. “Zijn scriptie omvat alles wat we hopen te zien bij onze afstudeerders.” Het werk van Andreadis leidde niet alleen tot een 10, een tool met potentie om internationaal de standaard te worden, maar ook twee wetenschappelijke publicaties waarvan hij als masterstudent eerste auteur was. Volgens Mudde een ‘zeldzame, misschien zelfs unieke prestatie’.

• Merel Engelsman maakte voor TU Delft Stories of Science een portret.

Onderzoek naar computers

Net als de wegen waar ze aan liggen en de dijken waar ze achter liggen, zijn cloud datacentra een essentieel deel van onze nationale en wereldwijde infrastructuur. Dankzij het onderzoek van Georgios Andreadis zullen deze centra in de toekomst goedkoper, efficiënter en duurzamer aan de toenemende vraag naar rekenkracht kunnen voldoen, is de belofte.

‘Ik was volledig op mijn eigen ideeën en de gesprekken met mijn begeleiders aangewezen’

“Als ik vertel dat ik onderzoek doe naar computers, in plaats van met computers, dan roept dat zowel interesse als ongeloof op”, zegt Georgios Andreadis. “De meeste mensen zien computers als iets vanzelfsprekends, als machines die gewoon doen wat ze doen. Maar er is zoveel aan computers dat niet triviaal is.” Bij een eerstejaarscollege computer organisation raakte Andreadis geboeid door de architectuur van computersystemen en hoe je die efficiënt kan managen. Uiteindelijk leidde deze interesse tot een masteronderzoek in de @Large Research-groep van Alexandru Iosup, professor aan de Vrije Universiteit Amsterdam en, voorheen, docent van dat eerstejaarscollege. Iosups groep is gespecialiseerd in computersystemen die massaal zijn wat betreft de hoeveelheid hardware, het aantal gebruikers of de hoeveelheid uit te voeren taken.

Geen vaste grond

Het eindresultaat van Andreadis’ afstuderen is de tool Capelin. Die ondersteunt degenen die zich met capaciteitsplanning bezighouden bij hun keuze voor nieuwe hardware zodat die past bij wat klanten nodig hebben.

Andreadis combineerde systematisch literatuuronderzoek met interviews bij commerciële en wetenschappelijke datacentra. “Er was niet veel over dit onderwerp te vinden”, zegt hij. “En tot mijn nog grotere verbazing bleek uit de interviews dat men geen gebruik maakt van wat wel gepubliceerd is. Men vond dat de gepubliceerde modellen niet realistisch waren of alleen bruikbaar bij een specifiek scenario.” Kortom, er was weinig vaste grond om op te staan, voor zowel de capaciteitsplanners als Andreadis. “Daarmee was ik volledig op mijn eigen ideeën en de gesprekken met mijn begeleiders aangewezen. Maar het gaf me ook meer vrijheid, omdat ik geen rekening hoefde te houden met wat anderen al gedaan hadden.”

Simuleren wat (in het) echt niet kan

“Tijdens mijn interviews vond het idee van wat-als scenario’s veel weerklank bij de capaciteitsplanners”, zegt Andreadis. “Ze hadden behoefte aan een beter begrip van mogelijke toekomstige uitkomsten, rekening houdend met verschillende aspecten zoals het moment van implementatie of wijzigingen in de wensen van hun klanten. Deze wat-als-methodologie is het hart van Capelin geworden. Het helpt de planners bij het formuleren en beantwoorden van vragen.”

‘Sommige mislukkingen worden niet eens opgemerkt’

De eerste stap in het gebruik van Capelin is het schetsen van de toekomstige inrichting van het datacentrum – door bijvoorbeeld goedkope servers toe te voegen of juist een paar krachtige servers. Dan volgt de keuze van mogelijke toekomstscenario’s – bijvoorbeeld een toename van tien procent in de aangevraagde rekenkracht ten opzichte van de huidige situatie, of dat het datacentrum door een grootschalige fout voor de helft platgaat. Capelin simuleert hoe het datacentrum onder al deze scenario’s presteert. Zonodig kan de capaciteitsplanner de inrichting verder aanpassen en de simulaties herhalen.

Succes en mislukking

Een belangrijke horde was dat Capelin een goede definitie van succes en mislukking nodig had om te kunnen rapporteren over de prestaties van de beoogde inrichting van het datacentrum. “Op het gebied van capaciteitsplanning voor cloud datacentra zijn deze niet bepaald uitgewerkt”, zegt Andreadis. “Dat had ik al verwacht, maar tijdens de interviews kwam het pas echt tot uitdrukking. Het is moeilijk om een mislukking aan de geplande inrichting toe te schrijven omdat er zoveel factoren een rol spelen bij capaciteitsplanning – zoals de timing van een upgrade en het beschikbare personeel. Sommige mislukkingen worden niet eens opgemerkt, zoals servers die een klein beetje minder hard draaien dan normaal. Andere zijn juist erg zichtbaar, bijvoorbeeld als online bankieren een paar uur lang niet werkt.”

Daarnaast blijkt het moeilijk om als capaciteitsplanner iets aantoonbaar goed te doen, merkte Andreadis. Na de upgrade is het datacentrum misschien energiezuiniger, maar als gevolg van een extra hoge investering. Of het datacentrum presteert beter maar is tegelijk vatbaarder voor storingen. Andreadis: “Dankzij onze simulator is het mogelijk om een enkele capaciteitsbeslissing werkelijk op waarde te schatten. We kunnen energieverbruik, investering en prestaties nu tegen elkaar afwegen.”

Beter dan redelijk

Na het bouwen en nauwgezet valideren van Capelin voerde Andreadis een aantal experimenten uit, gebaseerd op geanonimiseerde data van echte cloud datacentra. Keuzes die in de dagelijkse praktijk redelijk leken, bleken lang niet optimaal. Capaciteitsplanning op basis van Capelin zou bijvoorbeeld het energieverbruik met een factor twee kunnen reduceren terwijl ook de service flink verbetert. Een extra meerwaarde is dat het proces van capaciteitsplanning met Capelin veel soepeler verloopt. “Capaciteitsplanning draait niet alleen om de hardware”, zegt Andreadis. “Het is een ingewikkeld proces waarbij bijvoorbeeld ook personeelsaspecten en de timing van de uitbreiding een rol spelen, en andere zakelijke factoren die moeilijk in een model te vatten zijn.” Het komt er op neer dat een groep werknemers, met elk een spilfunctie binnen het datacentrum, over een periode van maanden meerdere malen bij elkaar komt voor overleg. “Met onze tool hoeven ze niet meer tot de volgende vergadering te wachten tot de op spreadsheets gebaseerde schattingen klaar zijn”, zegt Andreadis. “Capelin komt binnen enkele minuten met kwantitatieve antwoorden, zelfs in het geval van realistische, complexe situaties. Het kan tijdens de vergadering live gebruikt worden en daarmee de benodigde tijd en mankracht om tot een beslissing te komen flink verminderen. Bovendien neemt het vertrouwen in die beslissing toe.” Dit is de reden dat veel organisaties, van industrie tot wetenschappelijke instituten, al hun interesse hebben uitgesproken om Capelin onderdeel te maken van hun planningsproces zodra de software beschikbaar komt.

Een passie voor gezondheidszorg

Naast het afronden van zijn masteropleiding heeft Andreadis een deel van zijn zomer besteed als vrijwilliger voor het Rode Kruis – voor het testen van ziekenhuisbezoekers op covid-19 – en aan het verlenen van eerste hulp als strandwacht bij Den Haag. Ook droeg hij als programmeur bij aan WeVisit, het online platform ontwikkeld aan de TU Delft dat intensive care-patiënten via beeldbellen in contact brengt met hun naasten. Hij was nog niet echt bezig met zijn verdere toekomst toen zijn blik op een vacature viel voor een promotieplek bij het Leids Universitair Medisch Centrum in samenwerking met het Centrum Wiskunde & Informatica in Amsterdam. Momenteel houdt hij zich bezig met de ontwikkeling van zogenoemde evolutionaire computeralgoritmes om tumorgroei te modelleren op basis van meerdere, in de tijd uitgespreide, MRI-scans. “Het is voor mij de perfecte combinatie van een wetenschappelijke uitdaging met mijn passie voor gezondheidszorg.”

Best Graduates

De acht beste afstudeerders, de beste van elke faculteit, ontvingen de Best Graduate Medal en Certificate of Excellence als erkenning voor hun afstudeerwerk, persoonlijke toewijding, algemene studieresultaten en de manier waarop ze deze hebben bereikt. De winnaar van de TU Delft Best Graduate Award 2020 ontving naast de eer, het symbolische beeldje ‘Op weg naar een mooie toekomst’ en een nieuwe laptop aangeboden door Dell. Alle Best Graduates ontvingen ieder ook een geldprijs van duizend euro en een Kivi-lidmaatschap. Lees hier de verhalen van de andere zeven genomineerden.