Als vijfentwintigjarige lonkte een promotie al even bij Luuk van Laake („biologisch ben ik 41 jaar, academisch ben ik nog 0”). Hij deed toen een afstudeerstage aan MIT, in de VS. „Ik vond het werken op de rand van wat er bekend is, van wat kan, op alle manieren te gek. Ik kreeg een aanbod om daar promotie-onderzoek te doen, maar de stap naar een ‘echt leven’ in Amerika was toen te groot voor me.”
Hij ging terug naar Nederland, onderzoek doen bij bedrijven. Eerst bij het printerbedrijf Océ – „toen hadden zulke bedrijven nog een serieuze onderzoeksafdeling” – en later bij een windturbinebedrijf waar hij uiteindelijk manager werd. „Dat was niks voor mij. Ik wilde vooral ideeën aansturen, geen projecten.”
Hij begon voor zichzelf, en werkte daarna jarenlang aan werktuigbouwkundige projecten op de grens van kunst en wetenschap. „Een van de grensverleggende dingen waar ik aan heb meegewerkt is de Flylight, van kunstcollectief Studio Drift. Dat is een lamp die gemodelleerd is naar een vlucht vogels. Hij is niet statisch geprogrammeerd maar beweegt autonoom, volgens een simulatie. Daarmee werd die lamp echt iets anders voor mij.”
Een heel simpel ding
Maar zijn droom om kunst en wetenschap naar een groter huwelijk te brengen was maar bij een klein aantal projecten aan de orde. Toch de wetenschap dan? Twijfel. „Toen zag ik een vacature, om een kunsthart te maken op een andere manier dan eerder werd gedaan, met enkel zachte materialen.” Een heel consortium werkt aan dit hart. Deze vacature, van natuurkunde-instituut Amolf, waarbij de promotie aan de TU Eindhoven plaatsvond, ging om het bedenken van de aansturing ervan.
Hij ging op sollicitatiegesprek toen zijn tweeling, die nu vijf is, twee weken oud was. Zijn andere dochter was twee. „Andere sollicitanten hadden geen kinderen. Maar ik bracht de kwaliteiten die ik op mijn 25ste ook al had, én een bak ervaring. Een koopje. Al is de wetenschap ook conservatief dus het was voor hen best een gok om iemand anders dan de doorsnee promovendus aan te nemen.”
In oktober promoveerde Van Laake. In de zachte robotica, op een drukventiel dat het kunsthart laat pompen en ook andere robots laat bewegen.
„In principe is een hart een heel simpel ding als je het als werktuigbouwkundige bekijkt. Het is een pomp. Maar er zit heel veel slimheid in het hart zelf, zonder aansturing van bovenaf. Dat zit hem onder meer in een soort interne pacemaker, elektrische pulsen die gemaakt worden door de cellen van het hart zelf. Wij vroegen ons af: kunnen we het hart aansturen, inclusief de slimme timing van die pulsen, zonder elektronica te gebruiken?”
De dop van een ketchupfles
Ze bedachten een ventiel dat lijkt op het tuutje in de dop van een ketchupfles dat zorgt dat de fles niet druppelt. „Veel mensen hebben zo’n ketchupfles weleens zien sputteren. Bas Overvelde, mijn promotor, zag dat ook, maar hij zag er een verband in tussen de vorm van het tuutje en de druk in de ketchupfles. Bij een bepaalde druk houdt het tuutje het niet meer en gaat hij open. Pas als de druk flink is afgenomen gaat hij weer dicht. In wetenschappelijke termen noemen we die cyclus een relaxatie-oscillatie.”
Het was aan promovendus Van Laake om te gaan pielen in het lab om te zien of het ‘ketchupventiel’ de druk in de pneumatische ‘spieren’ in het kunsthart op eigen houtje kon regelen. „Rekenen, experimenteren met een 3D-printer, en weer rekenen. Het rubber dat we gebruiken is niets speciaals, het zijn de vorm en de structuur die het gedrag maken. Welke druk, welke hoek, hoe maak je het sneetje erin, dat was erg leuk om mee bezig te zijn.”
Een ontspannend ventiel
De verschillende spieren van het kunsthart zijn verbonden aan een luchtdrukpomp, een soort ballon en een ventiel. Door die – „slechts drie!” – onderdelen gaat het hart kloppen. De hoop – en de verrassing – was dat het systeem net als het natuurlijke hart ook reageert op veranderingen in de bloeddruk.
„Toen we hetzelfde idee toepasten op een robotische hand van zachte materialen gebeurden er ook interessante dingen. Als alle vingers met dezelfde ballon in verbinding staan die luchtdruk aanvoert, rollen ze vanzelf om de beurt in, dankzij het ventiel in elke vinger. Het is fundamenteel gedrag van dit drukventiel dat eerder nog niet bekend was.”
Hij vertelt met veel enthousiasme. Toch heeft hij vooraf deels onderschat wat het betekent om fulltime te promoveren na ruim een decennium elders te hebben gewerkt. „Ik wist natuurlijk dat ik weer de jongste bediende zou zijn, en minder zou verdienen. Maar ik denk en opereer op een niveau dat wellicht meer past bij mijn biologische leeftijd dan mijn academische leeftijd. Nu de promotie klaar is zou het leuk zijn om mijn brede ervaring ook te kunnen toepassen. Maar ik kan niet meteen een plek als associate professor krijgen. Ik moet dezelfde stappen zetten als de jongeren.”
Hij werkt nu als postdoc in een onderzoeksgroep die zich ook met zachte robotica bezighoudt, toegespitst op tastzin en perceptie. „Ik ben ook bezig mijn eigen onderzoekslijn op te bouwen, in de richting van embodied intelligence, dat vernuft dat in materialen zit zoals ook in het drukventiel. Ik wil heel graag onderzoeken hoe dat complementair kan zijn aan kunstmatige intelligentie.”
