Wil je weten hoe je de perfecte pint schenkt of het ultieme kopje koffie zet, dan heb je echt een wiskundige nodig.

Dat is misschien niet de meest voor de hand liggende keuze, maar grote bedrijven zijn zich er steeds meer van bewust dat ze raadsels kunnen oplossen en hun producten kunnen verbeteren door een beroep te doen op specialisten in de ontluikende discipline die bekend staat als industriële wiskunde. Zij omvatten William Lee, onlangs benoemd tot hoogleraar in het onderwerp aan de Universiteit van Huddersfield.

Twee van zijn meest spraakmakende onderzoeksprojecten werden getriggerd door drankengigant Diageo - die wilde dat professor Lee het vreemde gedrag van bubbels in een glas Guinness zou onderzoeken - en door elektrisch conglomeraat Philips, die opdracht gaf tot onderzoek naar de beste resultaten uit filterkoffiemachines.

Hij heeft ook onderzoek gedaan voor grote bedrijven op gebieden als farmaceutica, het gebruik van wiskunde om onderwerpen zoals arteriële ziekte te onderzoeken.

Het Guinness-bubbelonderzoek heeft de afgelopen jaren veel media-aandacht gewekt en luchthartige lof verdiend, zoals The Economist Babbage Award voor Bizarre Boffinry. Maar het is ook academisch zeer productief gebleken, resulterend in een opeenvolging van wetenschappelijke artikelen. De nieuwste is Sinking Bubbles in Stout Beers, gepubliceerd door de American Journal of Physics .

Toen professor Lee aan de Universiteit van Limerick werkte, werd hem gevraagd het contra-intuïtieve gedrag van bubbels in een glas Guinness te onderzoeken - ze zinken in plaats van stijgen. Na simulaties en experimenten, die hij voltooide na een verhuizing naar de Universiteit van Portsmouth, werd besloten dat de vorm van het glas, met zijn schuine wanden, was de bepalende factor.

Het laatste artikel beschrijft hoe een wiskundig model - dat meer focus biedt dan computersimulatie - werd gebruikt om sluitend bewijs te leveren.

"Mensen denken dat het Guinness-glas is ontworpen om de inwerktijd te optimaliseren, " zei professor Lee. "Maar nu hebben we een beter begrip van de theorie erachter, misschien kunnen we een nog beter glas maken, zodat het sneller bezinkt. Helaas, de ideale vorm zou eruitzien als een gigantisch cocktailglas!"

Wiskundige ideeën

Professor Lee voelde zich aangetrokken tot industriële wiskunde toen hij het onderzoekspotentieel ervan inzag. Aan de Universiteit van Limerick - waar hij nog steeds adjunct-hoogleraar is - richtte hij de eenheid Industriële Wiskunde op, die advieswerk verricht op het gebied van wiskundige en statistische modellering voor de industrie. Aan de Universiteit van Huddersfield, hij richt een Instituut voor Wiskunde en Datawetenschap op.

"Er zijn twee basisplaatsen waar je naar nieuwe wiskundige ideeën kunt zoeken, " zei professor Lee. "De een graaft gewoon dieper in de bestaande wiskunde en de andere is om op zoek te gaan naar nieuwe fenomenen, en de industrie zit er vol mee."

"Het geeft veel meer voldoening om aan een probleem te werken waarvan je weet dat iemand in de oplossing geïnteresseerd is!"

Specialisten in industriële wiskunde houden studiegroepen die lijken op academische conferenties, maar nodigen ook industriefiguren uit om hun problemen te komen presenteren. Dit is hoe professor Lee en zijn medewerkers voor het eerst werden ingeschakeld door Diageo om te werken aan problemen rond bubbels in stout en het serveren van Guinness.

Het was ook het aanspreekpunt voor een ander spraakmakend onderdeel van het onderzoek van professor Lee:de zoektocht naar een perfecte kop koffie uit de filtermachines van Philips. Het resultaat was een wiskundig model van koffiezetten dat kan worden gebruikt om machines te ontwerpen. Er waren ook belangrijke bevindingen over de processen waarmee koffie uit bonen wordt gewonnen.

Dit leidde tot het co-auteur artikel uit 2016 Koffie-extractiekinetiek in een goed gemengd systeem, in de Tijdschrift voor wiskunde in de industrie . Nutsvoorzieningen, Professor Lee stapt over van filterkoffie naar espresso, onderzoek naar het verband tussen kracht en smaak.