Lessen voor de 21ste eeuw

Lessen voor de 21ste eeuw de vragen van 2006-2007:

Momenteel zijn we met een 8-tal 2li-ers die regelmatig naar de lessen gaan (hallo Johan, Merel, Domi, Dean en Stijn!). Daarom is het een goed idee om alle vragen (en de antwoorden) hier te verzamelen en te beantwoorden. Moest je willen meehelpen, eigen jezelf dan een paar vragen toe.

Vragen: todo

20.11.2006 Christoffel Waelkens Planeten bij andere sterren: de pluraliteit der werelden

1) Beschrijf de wetenschappelijke context van de controverse of Pluto het al dan niet verdient als 'planeet' geclassificeerd te worden.

• ons zonnestelsel:
  • Eerst vier binnenste 'aardse' planeten ( vast, klein, weinig H en He ). ( Mercurius, Venus, Aarde, Mars )
  • Vervolgens vier 'reuzenplaneten' ( gasvormig, groot, meer H en He ). (Jupiter, Saturnus, Uranus, Neptunus )
  • Daartussen en daarna is er telkens een gordel met kleine objecten.
• Van die buitenste gordel is Pluto het grootste object, maar er zijn verschillende objecten die eigenlijk vergelijkbaar zijn van grootte.
• Het was wel historisch het eerste dergelijke object dat ontdekt werd, doordat men zijn baan kon berekenen uit de invloed op de baan van een grote planeet. Hierdoor is het bij zijn ontdekking binnengehaald als negende planeet, maar nu men de laatste tijd meer vergelijkbare objecten ontdekt heeft, heeft het die status weer verloren.

2) Bespreek hoe ons beeld over andere planetenstelsels mede wordt bepaald door selectie-effecten verbonden met de mogelijkheden tot waarnemen.

• de detectietechnieken voor extrasolaire planeten werken beter voor een bepaald type van planeten, en daardoor vindt men er zo meer.
• De meest succesvolle techniek om extrasolaire planeten te detecteren tot nu toe, bestaat er bijvoorbeeld in om te zoeken naar een ster die lijkt te roteren rond een massacentrum dat dicht bij de ster gelegen is. Dit wijst op de invloed van een planeet met een dichte baan rond de ster. Deze techniek werkt echter beter voor grote sterren met dichte banen, omdat dan de invloed het grootst is, en het is niet verwonderlijk dat men zo vooral dergelijke (reuzen-)planeten vindt.
• het waarnemen van kleine, Aarde-achtige planeten is moeilijker en vereist andere technieken en meer gevoelige apparatuur en we weten dus eigenlijk nog niet goed in welke mate dergelijke planeten voorkomen buiten ons zonnestelsel.

3) In welke mate kunnen we uitspraken doen over hoe gewoon een planetenstelsel als het onze is ?

• domi: dit weet ik niet goed..

27.11.2006 Pierre Jacobs Biodiesel

1) Leg het verschil uit tussen groene en rode kooldioxide

2) Vergelijk het verschil in eigenschappen tussen petrodiesel en biodiesel

3) Wat zijn de problemen met petrodiesel en biodiesel als brandstof bij vriestemperaturen

04.12.2006 Patricia Bijttebier De ontwikkeling van psychische problemen. Kwetsbaarheid en weerbaarheid

1) In traditionele psychiatrische classificatiesystemen wordt voor elke psychische stoornis een set van criteria geformuleerd waaraan persoon moet voldoen om de diagnose te krijgen. Hierbij wordt doorgaans geen specificaties van leeftijd gegeven: om een bepaalde stoornis te diagnosticeren bij een zevenjarige worden dezelfde criteria gebruikt als om eenzelfde stoornis te diagnosticeren bij een zeventigjarige. Vanuit een ontwikkelingspsychopathologisch standpunt is dit problematisch. Leg uit.

• In de ontwikkelingspsychopathologie bestudeert men het ontstaan van psychiatrische problemen.
• Eén observatie die daarbij gemaakt wordt is dat veel vormen van gedrag op een bepaalde leeftijd "normatief" zijn. Zo is het voor een kind op een bepaalde leeftijd normaal om in zekere mate verlatingsangst te vertonen (denk aan een een baby van een jaar die in zijn wieg blijft wenen tot zijn mama komt en terug begint te wenen wanneer ze weggaat). Op latere leeftijd is dat echter helemaal niet meer normaal.
• In dit kader moeten de criteria voor psychische stoornissen ook rekening houden met de leeftijd van de patiënt. Bepaalde vormen van gedrag zijn op een bepaalde leeftijd perfect normaal, maar op andere leeftijden indicaties van bepaalde psychische stoornissen.

2) Het feit dat risicofactoren elkaar versterken onderstreept de zinvolheid en het belang van preventie- en hulpverleningsprojecten. Verduidelijk.

• Uit psychopathologisch onderzoek blijkt dat het tegelijk voorkomen van meerdere risicofactoren het risico op het ontstaan van psychische problemen sterk verhoogt. De risicofactoren versterken elkaar.
• Wanneer men dan echter via preventie en hulpverlening bij groepen jongeren één of meer risicofactoren kan wegnemen of afzwakken, kan dit een groot effect hebben. Het risico op psychische problemen daalt dan namelijk enorm bij kinderen bij wie meerdere risicofactoren spelen.

3) Stel u het volgende voor. Er gebeurt een gewelddadige overval op een bankkantoor terwijl er drie klanten aanwezig zijn. De klanten worden een tijdlang gegijzeld en raken pas na een periode van doodsangst uit hun benarde situatie verlost. Na afloop reageren de drie erg verschillend op wat ze meegemaakt hebben: de eerste heeft het gebeurde snel verwerkt en kan vrijwel meteen het gewone leven weer opnemen; de tweede heeft wat meer moeite, heeft een week ziekteverlof nodig maar herpakt zich daarna vrij goed; de derde is de eerste dagen in een shock en heeft nog wekenlang last van concentratieproblemen, nachtmerries en flashbacks wat aanleiding geeft tot de diagnose posttraumatische stress-stoornis. Wat zijn volgens u mogelijke verklaringen voor het feit dat drie mensen die identiek dezelfde traumatische gebeurtenis meemaakten zo verschillend reageren ?

• Dit is een illustratie van een fenomeen dat men observeert in de psychopathologie, namelijk dat van de "multifinaliteit". Hiermee bedoelt men dat psychische problemen op verschillende manieren het gevolg zijn van complexe, dynamische interacties tussen allerhande factoren. Eenzelfde risicofactor kan bij verschillende personen radicaal andere gevolgen teweegbrengen. Men stelt dat op elk moment de weerbaarheid van een individu tegen psychische problemen bepaald wordt door de balans van ongunstige risicofactoren en positieve, beschermende invloeden.

26.02.2007 Philip Dutré: Computer Graphics. De zoektocht naar digitaal visueel realisme

1) Verklaar welke impact de Wet van Moore heeft op de informatietechnologie.

De Wet van Moore stelt dat het aantal transistoren op een computerchip elke 18 a 24 maanden verdubbelt. Of nog, de snelheid van computers verdubbelt elke 18 a 24 maanden, deze snelheid kent dus een exponentieel verloop. Dit heeft als gevolg dat de complexiteit van de computerprogrammas zeer snel verhoogd kan worden. Complexere programmas vragen echter ook een langere ontwikkelingstijd, dus wanneer een programma een ontwikkelingstijd nodig heeft van een 5tal jaren, dan moet dat programma ontwikkeld worden naar de hardwarenormen die binnen 5 jaar gaan gelden. Hierdoor moet een softwareontwikkelaar zeer vooruitdenkend zijn. Meer specifiek voor computer graphics, zijn er binnen een aantal jaar weer nieuwere en complexere technieken mogelijk die nu niet snel genoeg kunnen worden berekend om in real-time te gebruiken.

2) Wat zijn de drie belangrijke stappen die nodig zijn om een fotorealistisch beeld te genereren m.b.v. de computer?

Eerst moet de driedimensionale scene wiskundig beschreven worden. Dit kan bijvoorbeeld door een collectie van veelhoekmodellen (meshes) gedaan worden. Elk van de objecten die in de scene staat heeft ook een beschrijving nodig van de materiaaleigenschappen die van toepassing zijn op dat object. Deze drukken de wisselwerking met het licht uit, of het materiaal mat of glanzend is, of het translucent is of niet, ... Naast de modellering van de scene moet ook het licht en de camera in de scene geplaatst worden.

Ten tweede moet men deze scene gaan renderen. Dit kan bijvoorbeeld gedaan worden door stochastische ray tracing. Door elke pixel gaat men een straal schieten, dewelke dan gevolgd wordt doorheen de scene. Maar per botsing met het object zijn er een oneindig aantal richtingen waarin de straal kan gevolgd worden. Daarom noemt het stochastische raytracing, men gaat uit dit oneindig aantal stralen een paar stralen kiezen. Hoe groter de steekproef van de gevolgde stralen is, hoe nauwkeuriger het resultaat is. M.b.v. een aantal optimisaties kan de grootte van deze steekproef al kleiner zijn, bijvoorbeeld door stralen naar de lichtbron te kiezen i.p.v. random stralen.

Ten laatste moet het resultaat weergegeven worden op de display. Dit is niet evident omdat het interval van lichtintensiteiten dat de display ondersteunt veel kleiner is dat het interval van lichtintensiteiten die men in het echt aanschouwt. Een gewone lineaire mapping is ook niet mogelijk omdat dan een sterk belichte scene moeilijk kan onderscheiden worden van een zwak belichte scene. Hiervoor bestaan er tone-mapping technieken die het "echte" licht op een realistische wijze gaan mappen op de lichtintensiteiten van de display.

3) Op welke manier kan men reele en virtuele elementen op een geloofwaardige en consistent manier in computerbeelden samenbrengen?

Theoretisch is dit gemakkelijk. De reele en virtuele elementen moet op dezelfde wijze belicht worden. Praktisch is dit zeer moeilijk. Om virtuele elementen in reele scenes te plaatsen moet men het licht in de reele scene opmeten en deze toepassen op de virtuele elementen. Om reele elementen in virtuele scenes te plaatsen moet men vele fotos nemen van de reele elementen om per pixel een lichtmodel op te stellen dit kan dan gebruikt worden in de herbelichting van de reele elementen in de virtuele scene.