René Raaijmakers
16 April 2018

De ruimtevaart en big science zijn weerbarstige markten om aan toe te leveren, maar Cosine slaagde erin een winstgevend model te bouwen rondom technologie voor wetenschappers. Directeur Marco Beijersbergen, ook voorzitter van het HTSM-roadmapteam Advanced Instrumentation, over ondernemen met natuurkunde.

Fysica zo snel mogelijk uit het lab halen en in de markt zetten, dat is de drijfveer van Marco Beijersbergen. Dat was tevens het fundament voor zijn bedrijf Cosine Measurement Systems. Daar ontwikkelen intussen ruim veertig wetenschappers en ingenieurs geavanceerde vision-instrumentatie voor de ruimtevaart en aardse toepassingen.

Beijersbergen is een natuurkundige die zijn ondernemerschap combineert met een onbezoldigd hoogleraarschap aan de Universiteit van Leiden. In die laatste rol geeft hij in Leiden en elders in Europa college over de taaie kunst om state-of-the-art fysica succesvol te commercialiseren. ‘Ik grap weleens dat ik mijn eigen concurrenten zit op te leiden’, zegt Beijersbergen. ‘Maar mijn boodschap is dat natuurkunde niet alleen wetenschap, maar ook vakmanschap is. Als jonge wetenschappers niet als levensdoel hebben om zo veel mogelijk Nature-artikelen te publiceren, dan hoeven ze niet het vak uit om toch waardevol te zijn met hun fysicakennis.’

Beijersbergens gastcolleges leveren hem de aandacht op van getalenteerde natuurkundigen. In Warmond komen meerdere open sollicitaties per week binnen – de Brabantse hightech-gorilla’s zullen er jaloers op zijn. ‘Allemaal afgestudeerde en gepromoveerde natuurkundigen uit heel Europa en een klein beetje uit de rest van de westerse wereld’, zegt Beijersbergen. ‘We zitten voor ruim de helft in ruimtevaartprojecten en het is voor hen zonneklaar dat we innovatieve, spannende en leuke dingen doen.’

201801016_Cosine_Marco_Beijersbergen_898

Veel pragmatischer

Meteen maar even naar big science. In die kringen horen we geluiden over de taaiheid van deze markt en het teleurstellende aantal opdrachten dat Nederlandse hightechbedrijven in de wacht slepen bij met name Cern. Een aantal maanden geleden werd pijnlijk duidelijk dat Nederland er maar mondjesmaat in slaagt opdrachten te scoren voor de deeltjesversneller in Genève. Tijdens een recente bijeenkomst bij Cosine met industrial liaison officers (de ploeg die Nederlandse bedrijven helpt aan te sluiten op de internationale big science-projecten) steeg zelfs een klaagzang op. Voor veel van de verzamelde aanbieders was big science geen speeltuin, maar een moeizame marathon en soms zelfs een verliesgevend moeras.

 advertorial 
Microchip

Device lifecycle management for fleets of IoT devices

Microchip gives insight on device management, what exactly is it, how to implement it and how to roll over the device management during the roll out phase when the products are in the field. Read more. .

Beijersbergen doorbrak tijdens die dag het negativisme. In zijn rol als voorzitter van het roadmapteam Advanced Instrumentation binnen de topsector HTSM tikte hij zijn gasten tactvol, maar duidelijk op hun vingers. Volgens hem staan in ons land verschillende partijen klaar om ondernemers te steunen bij het in de wacht slepen van compensatieorders voor de honderd miljoen euro die Nederland jaarlijks spendeert aan grote internationale wetenschappelijke onderzoeksinstituten en projecten.

De Cosine-directeur stelde dat het belangrijk is om de problemen helder te krijgen. ‘Er ligt een open uitnodiging van Hans de Boer om dit met VNO-NCW te verbeteren’, zei Beijersbergen. ‘Met de simpele opdracht: zet op een A4 wat het probleem en wat de gewenste oplossingen zijn. Daarmee kan VNO-NCW samen met het topteam HTSM lobbyen bij de ministeries en staatssecretarissen. Het is dus zaak dat iedereen zich aansluit en zijn input levert.’

Maar Beijersbergen gaf zijn toehoorders ook wel een beetje gelijk. Volgens hem beschouwt de politiek de oplossingen die ondernemers aandragen over het algemeen als onacceptabel. ‘Dus is het de grote uitdaging om het op zo’n manier op te schrijven dat de overheid er wat mee kan.’

Beijersbergen ziet dat overheden in andere landen vaak veel pragmatischer omgaan met deze problematiek. ‘Daar schrijven ze voor twintig miljoen in en houden vijf miljoen achter om bedrijven te helpen om die twintig miljoen weer terug te halen. Zo eenvoudig is het. Dat doen we hier niet, maar zo werkt het spel. In Nederland stoppen we 25 miljoen in de pot en hebben daarna niets meer om bedrijven te helpen. Zo blijven we met lege handen staan. Dat probleem moeten we hardop benoemen. Niet door te pleiten om rechtstreeks geld aan de bedrijven te geven, want dan weten we wat het antwoord van de overheid is. Wel door de bedrijven te helpen technologie te ontwikkelen en samen met de wetenschappers een goede positie te kiezen en op te eisen. Het is de uitdaging om acceptabele oplossingen te vinden voor de financiering.’

Tijdens de afgelopen Precisiebeurs wees de Nederlandse hoogleraar en Cern-bestuurder Sijbrand de Jong ook nog op een spel dat ondernemers onder meer in Duitsland beter begrijpen: ‘Daar zoeken bedrijven onmiddellijk collega’s om de krachten te bundelen en samen hele sterke aanbestedingen te doen.’

Bundelsplitsers en multiplexers

Beijersbergen studeerde en promoveerde in Leiden. Daarna was het wikken en wegen: een academische carrière of de industrie? Op zoek naar een plek die daartussenin zat, kreeg hij de kans om aan röntgenoptieken te gaan werken bij het European Space Research and Technology Centre (Estec), het technische onderzoekscentrum waar het European Space Agency (Esa) zijn satellieten ontwerpt en ontwikkelt. Daar zag hij dat er behoefte was aan een partij die de academische wereld en bedrijven bij elkaar kon brengen. ‘In de ruimtevaart was daar op dat moment veel interesse voor.’

Daarom startte Beijersbergen Cosine (korte verhaspeling van ‘computing’ en ‘science’). Het bedrijf ontwikkelde software om fysische modellen door te rekenen. ‘Ons doel was de bouw van instrumenten mogelijk te maken om de wetenschappelijke output te optimaliseren.’ Hij benadrukt dat dit heel iets anders is dan wetenschappelijke vindingen vertalen in specificaties waarmee techneuten vervolgens een instrument ontwikkelen. ‘Met onze computersimulatoren konden we aardobservatie of opnames van planeten simuleren om de data-analyse te testen. Daarmee weet je of je in staat bent om de oorspronkelijke scène weer te geven. Je kunt dan echt de specificaties van de instrumenten optimaliseren.’

Daarnaast trad Cosine op als innovatiemakelaar. ‘We koppelden ideeën uit de academische wereld aan leveranciers en producenten. We probeerden in een heel korte tijd tot producten te komen die de ruimtevaart kon inzetten en boden dat ook als studies aan Esa aan.’ Tegelijkertijd vertolkte het bedrijf de rol van hoofdaannemer om contracten binnen te slepen en gaf het daarna leiding aan de consortia die de technologie ontwikkelden.

Röntgenastronomie bleef Beijersbergen boeien en hij kon het niet laten om er ook binnen Cosine aan te blijven werken. In de loop der jaren ontwikkelde hij een volledig nieuwe techniek om tot een lichte variant röntgenlenzen te komen.

Ook bedachten de meetspecialisten uit Warmond bundelsplitsers en multiplexers waarmee instrumenten aan boord van satellieten hun optische paden konden delen. Zo wisten ze observatie-instrumenten sterk te miniaturiseren. ‘Traditioneel bouwden verschillende instituten losse instrumenten. Met onze oplossing kon Esa de boel verkleinen of meer performance halen binnen hetzelfde volume. Dit concept is op verschillende planetaire missies ingezet.’

201801016_Cosine_Marco_Beijersbergen_901

Stereoscopische camera

Op een gegeven moment stond Cosine voor de keuze: ruimtevaartinstrumenten ontwikkelen of zich opstellen als dienstverlener. ‘In de beginjaren zag ik in instrumentjes bouwen en verkopen een traject van langlopende verliezen’, zegt Beijersbergen, ‘dus wilde ik me in eerste instantie richten op services. Daarmee konden we elk jaar zwarte cijfers schrijven en iets opbouwen.’

Als speerpunt koos hij meetsystemen. Inmiddels is die strategie doorgegroeid en aangescherpt. Cosine richt zich nu voornamelijk op beeldverwerkende meetsystemen buiten het zichtbare. ‘Voor systemen die het menselijk oog vervangen hebben we alleen al in Nederland tien concurrenten. Daar hebben we dus niets te zoeken.’

Als ondernemer gelooft Beijersbergen heilig in focusseren. ‘We doen ook andere dingen, maar binnen en buiten Cosine promoot ik imaging. Want als je zegt dat je alles kunt, dan kun je in feite niets. Als je daarentegen zegt dat je één ding heel goed kunt, dan zeggen de juiste klanten: als je dát kan, dan kun je mijn probleem ook wel oplossen. Dat werkt beter dan een te brede opstelling.’

Het was Estec dat in 2005 aanklopte met zo’n bijzondere vraag. Of de meetspecialisten uit Warmond een stereoscopische camera konden maken om in het International Space Station (ISS) 3d-films te schieten? Beijersbergen: ‘Bij zo’n stereoscopische film loop je tegen het probleem aan dat die twee beelden perfect moeten overlappen, ook bij scherpstellen en inzoomen. Daar was geen oplossing voor. Het betekende dat we die twee camera’s perfect moesten kalibreren.’

Dezelfde technologie gebruikt Cosine ook om beelden in verschillende spectrale gebieden te combineren, zoals zichtbaar, infrarood of ultraviolet. Daarvoor moeten de plaatjes exact overlappen. Beijersbergen zegt dat hij zich aanvankelijk niet realiseerde hoe complex de natuurkunde daarachter is. ‘Als je met twee lenzen tegelijk wilt meten, moet je precies weten wat ze doen. Twee lenzen hebben verschillende beeldafwijkingen en ze verschillen bijvoorbeeld in achromatisme. Als de beeldvorming goed is, wil dat niet noodzakelijkerwijs zeggen dat je er ook goed mee kunt meten. Als lenzen niet gecentreerd zijn, is dat voor een beeldopname vaak niet erg. Maar als je in stereo gaat meten en wilt inzoomen, dan heb je met niet-gecentreerde lenzen toch wel een probleem. We hebben heel nauwkeurig naar geschikte optieken gekeken om goed te kunnen inzoomen en scherpstellen. We zorgen er bijvoorbeeld voor dat bij bewegende lenselementen de positie op de sensor niet verandert.’

Beijersbergen constateert dat er nog steeds heel weinig technologie beschikbaar is om camera’s echt als meetsysteem te gebruiken. ‘Je wilt absolute meetwaardes uit zo’n camera halen. Daarvoor moet je op een heel laag niveau je beeldchips uitlezen. Wij werken daarom ook rechtstreeks met de chipfabrikanten om te begrijpen wat de interactie is tussen de beeldsensoren en de logica op dezelfde chip. Dat doen we om het uitgelezene echt te snappen. Pas dan kun je een model maken om de nodige correcties te kunnen uitvoeren.’

Gewichtsbesparende oplossingen

Cosine ontwikkelde speciale elektronica waarmee de beelden in een tweede stap zijn te corrigeren. ‘We hebben een fpga ingebouwd waarmee we dat realtime kunnen doen. We kalibreren als het ware voor beeldafwijkingen die er nog in zitten. Ook doen we op die manier gain-correctie en halen we achtergrondinformatie weg. Normaal gesproken doe je dat pas bij de data-analyse aan het eind; wij doen het voorin in de fpga, nog voordat de computer iets met de beelden doet.’

Deze gewichtsbesparende oplossingen vinden hun weg inmiddels naar microsatellieten. ‘Aan een standaard bordje kun je meerdere camera’s hangen om de beelden heel nauwkeurig te combineren. We kunnen drie, vier kleine cameraatjes naast elkaar zetten en de beelden samenvoegen uit verschillende golflengtegebieden. Ook kun je achter één optiek sensoren in verschillende richtingen zetten en de beelden na een 180 of 360 graden-scan combineren. In plaats van met grote, dure instrumenten kun je zo met kleinere en goedkopere systemen vliegen die ook veel meer geschikt zijn voor planetair onderzoek of voor nanosatellieten.’

Het oorspronkelijke systeem is meerdere jaren in het ISS gebruikt. Beijersbergen zag een langere toekomst in dit multicameraplatform en richtte in 2007 het dochterbedrijf 3D-One op, dat de ontwikkelde high-end equipment levert voor multisensorbeeldverwerking. ‘Er zijn heel veel systemen waarbij je meerdere sensoren in verschillende golflengtegebieden wilt inzetten en waarbij je ook te maken hebt met spectrale resolutie en het probleem om dat passend te maken.’ 3D-One werd afgelopen december verkocht aan Entner Electronics in Oostenrijk.

Nadat Cosine zijn stereoscopische systeem had ontwikkeld, bleek dat TNO iets dergelijks had gemaakt: een volgsysteem voor het in de lucht bijtanken van vliegtuigen. Daarmee komen we op een gevoelig punt, want het door de overheid gesteunde TNO is vaak ook een concurrent van het technologiebedrijf van Beijersbergen. In ruimtevaart, industrie en bij big science-projecten. ‘Aan de ene kant zijn researchinstituten interessant om mee samen te werken. Ze hebben veel kennis die voor ons van waarde is. Aan de andere kant is het een uitdaging. Zij hebben immers ook een eigen positie in die markt en moeten die verdedigen’, zegt Beijersbergen.

Meedoen, niet meebetalen

Tijdens het hele gesprek toont de Cosine-directeur zich een gedreven prater die zich uitstekend en rap uitdrukt. Maar als TNO ter sprake komt, neemt hij op enkele momenten even de tijd om naar de juiste woorden te zoeken. Hij legt diplomatiek uit dat TNO technologie ontwikkelt en er hele complexe systemen en prototypes mee bouwt. Cosine zit iets meer richting toepassing.

Graag zou Beijersbergen in een vroeger stadium bij de technologieontwikkeling willen meedoen in plaats van meebetalen. Hij ziet het als een noodzakelijke stap om kennis van universiteiten sneller naar de markt te brengen. ‘Researchinstituten als TNO moeten technologiebedrijven in een vroeger stadium betrekken. Nu zijn ze een tussenstap in een serieel innovatietraject: van fundamentele kennis naar demonstrator naar verkoopbaar product. Als ze dit meteen samen met een bedrijf doen, kan die onderneming daar direct haar naam aan verbinden en dit ook op de markt roepen. Het fijne van TNO is dat ze niet alleen heel veel kennis in huis hebben, maar ook op de hoogte zijn van wet- en regelgeving en internationale normen. Dat is handig, want zo voorkom je dat je achteraf tot de ontdekking komt: o, had ik dat maar geweten.’

Beijersbergen begrijpt dat er dan harde noten te kraken zijn. ‘Wie pakt het op als er geld beschikbaar komt: TNO of de commerciële partij? Soms kun je het als bedrijf zelf en is het onzin als TNO het oppakt. Nu beconcurreren we elkaar en dat is schadelijk. Laat TNO in elk geval dienstbaar zijn aan de bedrijven. Het liefst aan Nederlandse bedrijven, want het is Nederlands geld. Ik denk dat dat veel beter kan.’

Gevraagd naar zijn relatie met TNO zegt Beijersbergen: ‘Wij inspireren elkaar, maar dat leidt tot nu toe niet tot concrete samenwerkingen. TNO heeft in de ruimtevaart een leveranciersrol en dat is de reden dat we vaak in concurrentie zijn. We leveren allebei optische systemen. In de ruimtevaart gaat het vaak om één exemplaar, nooit eerder gebouwd, geen seriematige productie. Daarvoor heeft TNO productiecapaciteit en zij zien het ook als hun rol om die systemen te leveren. Wij doen dat als bedrijf, maar dan op echte commerciële basis. Dus vinden we elkaar daar vaak in competitie.’

De problematiek gaat Beijersbergen aan het hart. Hij zegt dat hij graag met TNO zou samenwerken, maar dat ‘de vorm nog niet is gevonden’. Daarbij steekt hij de hand in eigen boezem. Hij en zijn mensen hebben net als de ontwikkelaars bij TNO de ambitie om fundamentele kennis tot toepassingen te brengen. ‘We hebben allebei een not invented here-syndroom te overwinnen. We moeten proberen om die competentiestrijd eruit te krijgen, voor elkaar openstaan om het samen te doen en te erkennen dat we over en weer expertises hebben. Ja, het zit me heel erg dwars dat het tot nu toe nog niet goed is gelukt om een goede manier te vinden om met TNO samen te werken.’