Het onderzoek dat Johan bij de RU leidt, gaat over magnetisme. ‘Magnetisme wordt heel veel gebruikt voor dataopslag. En dat levert warmte op. Van de totale energie die een datacenter gebruikt gaat 40 procent op aan koeling. En we staan nog maar aan het begin van de ontwikkeling van het Internet of things. In dit tempo en met dit energieverbruik zitten we snel aan de grens van de beschikbare energie. Het elektriciteitsnet is er niet op gebouwd en energie wordt op deze manier zo duur dat IT straks onbetaalbaar wordt.’

Groene IT samen met IBM en SURF

De universitair docent zoekt samen met collega’s en studenten, met IBM (een van de grootste IT-bedrijven ter wereld) en SURF, de ICT-vereniging van onderwijs en onderzoek in Nederland, naar een oplossing voor dit probleem. ‘De grote uitdaging is computers te maken, die nauwelijks energie gebruiken en toch veel sneller zijn dan de machines die we nu hebben. Groene IT met oog voor duurzaamheid.’

Johan verklaart: ‘De processors in onze computers kunnen veel sneller werken dan ze doen, maar de warmte die ontstaat, maakt dit onmogelijk. Op volle snelheid zou de chip wegbranden. Daarom moeten we naar dataverwerking, die geen warmte opwekt.’

‘Neuromorphic’ computers

‘Een mogelijke oplossing is ‘neuromorphic’ computers te maken, simpel gezegd een computer die werkt, zoals de menselijke hersens. Onze hersens zijn een miljoen keer energiezuiniger dan de snelste supercomputer. De vraag is hoe bouw je zo’n ‘hersencomputer’. De kennis daarvoor ontbreekt. Daarom is wetenschappelijk onderzoek nodig.’

Het onderzoek dat Johan doet, bestaat uit berekeningen om magneten beter te begrijpen. ‘Daarbij ontdekken we hele nieuwe magnetische eigenschappen, dat is het mooiste van de wetenschap.’

IBM bouwt geheugen en rekenkracht ineen

De onderzoekers proberen hun berekeningen nu al efficiënter te doen. ‘IBM heeft een processor gebouwd met geheugen en rekenkracht ineen. Dat werkt in principe een stuk sneller’, vertelt Johan. ‘Wij doen nu onderzoek naar hoever we met de IBM-processor komen wat betreft energiezuinigheid van onze berekeningen. Of het ons lukt een supersnelle en zuinige computer te bouwen weten we niet, maar zo werkt wetenschap. Anderen kunnen sowieso altijd weer verder speuren met onze onderzoeksuitkomsten.’

Thermodynamica en kwantummechanica

Naast zijn onderzoekswerk publiceert Johan de onderzoeksresultaten in wetenschappelijke tijdschriften, geeft hij colleges thermodynamica en kwantummechanica aan eerste, tweede en derdejaars studenten aan de Radboud Universiteit en schrijft hij subsidieaanvragen voor nieuw onderzoek. ‘Ik beleef enorm veel plezier aan mijn werk. Als jongetje was ik al dol op ontdekkingen en uitvinders. Nu werk ik zelf mee aan het ontwikkelen van nieuwe kennis voor dingen die maatschappelijk belangrijk zijn.’