Hoofdstuk 1
Opgave 1.1
Leg uit wat de hoogleraar nanotechnologie uit paragraaf 1 kan betekenen voor de psychiater uit paragraaf 1.
De hoogleraar nanotechnologie kan een nanochip maken die het lithiumgehalte in het lichaam van patiënten van manische depressie kan meten. Hierdoor kunnen deze patiënten hun lithiumgehalte thuis meten en hoeven zij niet naar de dokter.
Opgave 1.2
Albert van den Berg is hoogleraar nanotechnologie aan de Universiteit Twente en is betrokken bij de ontwikkeling van Lab on a chips. Lees het artikel http://www.kennislink.nl/publicaties/de-opmars-van-detwentse-Lab-on-a-chip/ en maak hiervan een kort verslag waarin je de belangrijkste punten vermeld. Probeer duidelijk te maken wat de toepassingen zijn van 'Lab on a chip' en waarom ze daarvoor worden gebruikt.
Het verslag gaat over het nut en de ontwikkeling van de eerste Lab on a chips. Het is handig omdat ze niet duur zijn, niet groot en je hoeft niet naar de dokter te gaan om iets te laten controleren. De eerste Lab on a chip was om de hoeveelheid lithium in je bloed te meten. Een Lab on a chip werd hiervoor gebruikt, omdat het heel erg onhandig is om naar een dokter te moeten, wat lang duurt en stressvol kan zijn. Een ander nut is de vruchtbaarheid testen; het wordt hiervoor gebruikt omdat het gênant kan zijn en Lab on a chip sneller is dan naar de dokter gaan. Ook kun je een Lab on a chip gebruiken om de gezondheid van melkkoeien te meten. Dit is handig omdat je dan niet je hele koe naar een dierenarts hoeft te brengen of een dierenarts naar jou hoeft te laten komen voor een kleine meting.
Opgave 1.3
Over de spermachip
a. Wat zijn de nadelen van het testen van de zaadkwaliteit zoals dat nu nog in zijn werk gaat?
Zoals het nu gebeurt, is het testen van de zaadkwaliteit heel erg gênant en je moet naar een geschikte locatie toe. Ook kost het nu tijd van de patiënt en de dokter.
b. Hoe verbetert een spermachip deze procedure?
Je hoeft als er een spermachip is nergens meer heen te gaan. En je hoeft je eigen sperma niet aan een persoon te geven. Dit haalt de gênant-factor weg.
c. Ontwerp een 'advertentie' of schrijf een krantenbericht om de ontwikkeling van een Lab on a chip voor het bepalen van de spermakwaliteit te stimuleren. Maak hiervoor een poster, affiche of schrijf dus een artikel.
Opgave 1.4
Waarom zou het in de situatie waar Ahmed (uit paragraaf 1.3) in zit prettig zijn als er een 'inslik-lab' voor DNA-analyse zou kunnen worden ontwikkeld?
Als er een inslik-lab voor DNA-analyse zou kunnen worden ontwikkeld, hoeft er geen slang de anus van Ahmed in om te checken of hij darmkanker heeft, en heeft hij dus minder ongemak. De mini-labs zouden zijn DNA op verschillende plekken in zijn darmwand kunnen analyseren en dus constateren of hij darmkanker heeft.
Opgave 1.5
Bedenk drie argumenten waarom het nodig is dat er zo snel mogelijk een apparaatje ontwikkeld wordt waarmee de veeboer het calciumgehalte in het bloed van een koe zelf kan bepalen.
- Dan zullen er geen koeien meer doodgaan omdat het te lang duurt om het calciumgehalte in een lab te meten.
- Het is goedkoper voor veeboeren om bij hun koeien het calciumgehalte te meten. En dus zal het vaker gedaan worden, waardoor koeien die een calciumtekort hebben (en anders niet getest zouden worden) getest en gered worden.
- Als er een calciumtest wordt ontwikkeld voor koeien, hoeven er geen koeien meer bloedtesten te ondergaan en kunnen dierenartsen de tijd die ze hiermee winnen gebruiken om andere dieren te redden.
Opgave 1.6
Leg uit wat het grote verschil is tussen de ENIAC en een computerchip zoals we die nu kennen. Ken je nu al enkele voordelen van de miniaturisatie?
Het grote verschil tussen de ENIAC en een computerchip zoals we die nu kennen, is dat een computerchip transistoren gebruikt en dus geen gloeidraden/vacuümbuizen hoeft te gebruiken om verschillende componenten te verbinden. Enkele voordelen van de miniaturisatie die wij nu al kennen zijn dat het nu makkelijker is om technologie mee te nemen en dat computers nu minder ruimte innemen.
Opgave 1.7
Over een halve eeuw elektronische vooruitgang
a. De rekencapaciteit van een processor in een computer is ongeveer evenredig met het aantal transistors dat er in verwerkt is. Als jouw computer van 2010 geen transistors maar buizen van 1946 zou bevatten, zou hij de omvang van 100.000 lokalen hebben. Controleer dit onmogelijk grote aantal met een berekening.
In 1946 namen 19.000 buizen 1 klaslokaal in beslag. In 2010 heeft een computer 2 miljard transistoren. Dat betekent dat een computer uit 2010 met buizen 2.000.000.000 / 19.000 = 105.263 klaslokalen inneemt. Dat is ongeveer 100.000 klaslokalen, dus dit onmogelijk grote aantal klopt.
b. Als jouw computer van 2010 geen transistors maar buizen van 1946 zou bevatten, hoeveel kerncentrales zoals die van Borsele zouden er dan nodig zijn, alleen om deze computer te laten draaien? De kerncentrale van Borsele levert 485 MW.
De computer uit 1946 gebruikte per 19.000 buizen 200 kW aan stroom, dus dat is: 200 / 19.000 = 0,0105 kW per buis. De computer uit 2010 heeft 2.000.000.000 buizen, dus 0,0105 * 2.000.000.000 = 2,1 * 107 kW aan stroom. Dat is 2,1 * 104 MW aan stroom. Daar zijn 2,1 * 104 / 485 = 43,4 kerncentrales zoals die van Borsele voor nodig. Natuurlijk kun je geen halve kerncentrales hebben, dus om hem te laten draaien heb je 44 kerncentrales zoals die van Borsele nodig.