Thursday, December 29, 2011

2012: the international Alan Turing Year


                                                              Statue of Alan Turing at Bletchley Park

2012 is the international Alan Turing Year, because of the 100th birthday of Alan Turing (1912-1954), the spiritual father of the computer and of artificial intelligence. Click here to get an overview of all the activities worldwide during the Alan Turing Year.

The best online information about Turing's life and work can be found on the website of Turing-biographer Andrew Hodges.


Celebrating Turing’s 100th birthday I have written a popular science book called Turing’s Tango. The book will be published by the Dutch publisher Nieuw Amsterdam in March 2012. (I am going to look for a publisher who is willing to publish an English version of my book. So, if there is a publisher who is interested, please let me know...) 

Turing’s Tango is devoted to the quest for artificial intelligence, a quest that started with Alan Turing in 1950. In my book I evaluate what has become of Turing’s dreams, interweaving this story with the story about Turing’s life and work.



Turing’s Tango is the first journalistic account of the century old quest for artificial intelligence, for machines that can think like man and robots that can act like man. Whereas many people think that computers and robots will surpass man, this book shows that man will stay in charge. In short: Computer intelligence will never exceed human intelligence, because computers don’t descend from the apes.

The dream of Artificial Intelligence in the 50's and 60's can be seen in the best science fiction film ever: '2001 - A Space Odyssey': the conscious computer HAL 9000. However, artificial intelligence has turned out to be very different from human intelligence. We do have Google, we do have automatic pilots, we do have great data mining software, we have excellent robots in the industry and on Mars, but automatic image recognition is still very far away from what humans can do, and the best selling household robot, Roomba, is still far away from the dreams of the 50's:



Human intelligence is as much determined by social and emotion intelligence as by cognitive intelligence. And, alas, because computers don't participate in our human way of living, and because they don't descend from the apes, they will never reach our human intelligence.

Computers are much better than man in memory, precision, calculating and data mining. They never get tired and they don't get psychological problems. But humans are much better in learning, pattern recognition and -interpretation (such as image recognition), cognition rooted in the body, social-emotional intelligence, dealing with vagueness and ambiguities, multifunctionality and creativity.

Because of the fact that machine intelligence is still very different from human intelligence, I reason in my book that man should look for the optimal cooperation between man and computer. This is what I call the Turing Tango. I reason that we should replace the Turing Test with the Turing Tango: Farewell Turing Test - Welcome Turing Tango!

For my book I have interviewed a wide range of scientists, among them philosopher Daniel Dennett, inventor and futurist Ray Kurzweil, MIT-roboticist Nicholas Roy and the neuroscientists Christoph Koch and Henry Markram. The book also contains an extensive time line of Alan Turing's life and work and of the most important developments in artificial intelligence.

I will give talks about Alan Turing and about my book at two Turing-conference in The Netherlands:
Turing's Legacy on March 7, 2012 (Jaarbeurs, Utrecht) and Turing100.nl on October 5, 2012 (OBA, Amsterdam - Organised by the Nederlandse Vereniging voor Logica).

Also in March 2012 an excellent scientific book will appear: Alan Turing - His work and impact, edited by S Barry Cooper and the Dutch computer scientist Jan van Leeuwen. 


The book contains a collection of all of Turing's scientific papers with comments from contempary computer scientists, mathematicians, logicians and philosophers, such as Stephen Wolfram, Gregory Chaitin, Douglas Hofstadter, Daniel Dennett, Rodney Brooks and the Dutch scientists Paul Vitanyi and Henk Barendregt.

Channel 4 has made a drama-documentary about Alan Turing. Here you can watch the teaser:


Read here my previous blog contributions devoted (partly) to Alan Turing:






Friday, December 23, 2011

Computers met ruimtelijk inzicht

Bettina Speckmann is de eerste winnaar van de Nederlandse Prijs voor ICT-onderzoek. Ze krijgt de prijs voor het ontwikkelen van fundamentele algoritmen waarmee de computer geometrische problemen oplost en geografische data visualiseert. 




Dit artikel is verschenen in I/O Magazine (december 2011) van het ICT-onderzoek Platform Nederland (IPN)

Loop door een drukke straat en zonder na te denken vermijd je botsingen met andere voetgangers, met fietsers en auto’s, met lantaarnpalen en prullenbakken. Van jongs af aan heeft de mens zijn ruimtelijke intuïtie getraind om botsingen te vermijden en snel oplossingen te zien voor ruimtelijke problemen. Wat bij de mens onbewust gaat via onze razendsnelle patroonherkenning, is voor de computer meestal een flinke rekenklus.

“Computers hebben geen ruimtelijk inzicht”, zegt Bettina Speckmann. “Als informaticus probeer ik om de ruimtelijke intuïtie die wij mensen hebben, te vertalen in algoritmen waarmee de computer geometrische problemen kan oplossen. Dat vind ik het leuke van mijn vak. Veel van de problemen waarmee ik me bezig houd kan ik met pen en papier uitleggen. Ik hou van geometrische problemen die eenvoudig zijn te formuleren, maar moeilijk op te lossen.”

Speckmann geeft een voorbeeld. Neem een handvol tangramstukken en leg ze voor je op tafel. Stel je nu voor dat de tangramstukken willekeurig kunnen bewegen. Dan is de kans groot dat er al snel botsingen ontstaan. Vraag voor de computer: detecteer het eerste moment van een botsing. “Dat is een heel eenvoudige vraag”, zegt Speckmann, “waarvan de oplossing voor een computer moeilijk is.” Ze besteedde er haar hele promotieonderzoek aan. “Je zoekt dan een algoritme dat je niet alleen een oplossing geeft, maar ook met zo weinig mogelijk rekenwerk.” Het type algoritme dat Speckmann ontwikkelde kan bijvoorbeeld gebruikt worden door een robot die in een fabriekshal stellages moet vullen en niet mag botsen tegen de stellages of tegen willekeurig welk obstakel onderweg.

Thematische kaarten 
Sinds 2007 heeft Speckmann zich, financieel ondersteund door een Vidi-subsidie van NWO, veel bezig gehouden met het visualiseren van geometrische netwerken, zoals netwerken van straten, spoorlijnen, metrolijnen en met het automatisch genereren van thematische kaarten. “De mens is heel sterk visueel ingesteld,” zegt Speckmann, “en de vraag voor de computer is om getalsmatige gegevens efficiënt te visualiseren zodat de mens de gegevens in een oogopslag kan interpreteren.”

Als voorbeeld laat ze een thematische kaart zien die ze voor haar nieuwste wetenschappelijke publicatie heeft verbeterd: de migratiestroom vanuit de Amerikaanse staat Colorado naar andere staten in de VS. Vanuit Colorado loopt een pijl naar elke andere staat. Speckmann: “In een goede visualisatie wil je dat die pijlen zo ver mogelijk bij elkaar uit de buurt blijven, dat de pijlen in een vloeiende lijn lopen, maar ook dat dat de dikte van de pijl een maat is voor de hoeveelheid mensen die van Colorado naar een andere staat migreren.”

Voor dit probleem heeft Speckmann een algoritme bedacht. “In essentie hebben we het bekende concept van een zogenaamde Steiner-boom gewijzigd in een Steiner-boom met een beperking in de hoeken die zijtakken mogen maken. Die beperking zorgt er dat de pijlen vloeiend stromen; niet te schokkerig of hoekig.” Het moet gezegd: de kaarten die Speckmanns algoritme maakt zijn een lust voor het oog. En of ze nu het aantal migranten vanuit Colorado tonen, de wereldwijde whiskey-export vanuit Schotland of de ecologische voetafdruk van internationale handel, dat maakt voor het algoritme niets uit. 

 

“In de Bosatlas staan ook prachtige voorbeeld van zulke kaarten”, zegt Speckmann. “Eigenlijk laten wij de computer automatisch doen wat cartografen al heel lang doen. Maar het voordeel van de computer is dat als de oude gegevens vervangen moeten worden door nieuwe gegevens, hij razendsnel een nieuwe visualisatie maken.” In een samenleving waarin steeds meer data steeds sneller worden gegenereerd is dat een noodzaak.

Vogeltrek
Sinds kort gebruikt Speckmann haar expertise ook in een Europees project dat de gegevens van bewegende objecten zoals voetgangers, vogels en auto’s in kaart brengt. “Om het trekgedrag van vogels beter te begrijpen wordt een aantal vogels tegenwoordig voorzien van een lichtgewicht sensor die voortdurend doorgeeft waar een vogel zich bevindt. De vraag aan mij als informaticus is dan hoe we de grote berg aan gegevens die de sensoren doorsturen zo goed mogelijk automatisch kunnen visualiseren. Het mooie van dit Europese project is dat het zo sterk interdisciplinair is: informatici werken samen met architecten, ethologen, verkeerskundigen etcetera.”

Voor het geven van ruimtelijk inzicht aan de computer heeft Speckmann nu dus als eerste de Nederlandse prijs voor ICT-onderzoek gewonnen. Weet ze al wat ze met het prijzengeld van € 50.000, te besteden aan wetenschappelijke doelen, gaat doen?

“Eerlijk gezegd heb ik het prijzengeld hard nodig. Door de bezuinigingen op wetenschappelijk onderzoek is er tegenwoordig maar weinig geld om promovendi naar conferenties te laten gaan, buitenlandse collega’s uit te nodigen en workshops te organiseren, terwijl dat allemaal dingen zijn die integraal deel uit maken van het werk van een onderzoeker. We hebben al een paar jaar geen workshop meer georganiseerd, bij gebrek aan geld. Nederland is haar traditioneel goede infrastructuur aan het afbreken en moet oppassen dat goede wetenschappers niet naar het buitenland vertrekken.”

Speckmann vindt dat er te veel nadruk is komen te liggen op de toepassingen. “De universiteiten zijn er niet voor de toepassingen, maar voor het visionaire onderzoek waarvan niemand nog weet wat er precies uit komt. Vooral de informatica wordt te veel als ingenieurskunde gezien, te veel als toegepaste wetenschap en te weinig als een fundamentele wetenschap. En een fundamentele wetenschap is de informatica toch echt ook.”

[kader]
Bettina Speckmann (1972) studeerde in 1996 als wiskundige af aan de Universiteit van Münster (Duitsland). Ze promoveerde in 2001 in de informatica aan de University of British Columbia (Vancouver, Canada). Daarna werkte ze twee jaar als postdoc aan de ETH Zürich. Sinds 2003 werkt ze op het terrein van de computationele geometrie aan de TU Eindhoven, vanaf 2008 als universitair hoofddocent. Ze is lid van De Jonge Akademie van de KNAW en kreeg in 2007 een Vidi-subsidie van NWO. Op 30 november 2011 ontvangt ze de eerste Nederlandse Prijs voor ICT-onderzoek. Het prijzengeld van € 50.000 mag ze vrij besteden aan ICT-onderzoek. De prijs is ingesteld door het ICT-onderzoek Platform Nederland (IPN) en NWO Exacte Wetenschappen, met steun van de Koninklijke Hollandsche Maatschappij der Wetenschappen (KHMW).

[Engelse kadertekst over de prijs]
Computer scientist Bettina Speckmann (1972), associate professor at the TU Eindhoven, is the first winner of the Dutch Prize for ICT-research. On November 30 she will receive the prize, worth € 50.000, for her research in the broad field of the design and analysis of algorithms and data structures, discrete and computational geometry, applications of computational geometry to geographic information systems, cartography and graph drawing. The prize is an initiative of the ICT-research Platform Netherlands (IPN) and NWO Exacte Wetenschappen, supported by the Koninklijke Hollandsche Maatschappij der Wetenschappen (KHMW). The prize is meant for a computer scientist under 40, who has achieved a breakthrough in the field of information and communication technologies.

Internet
www.win.tue.nl/~speckman/ Homepage Bettina Speckmann
http://fastfacts.nl/content/bettina-speckmann-models-maps-and-motion Video waarin Bettina Speckmann haar werk uitlegt

Sunday, December 4, 2011

Bouw je eigen servicerobot

De TU Eindhoven lanceerde op donderdag 1 december een website om op een wikipedia-achtige manier kennis over robothardware gratis met andere robotbouwers te delen. 


                       Servicerobot AMIGO, TU Eindhoven, foto: Bart van Overbeeke 


Dit artikel is gepubliceerd in NRC Handelsblad van vrijdag 2 december 2011

Wil je meebouwen aan een geavanceerde servicerobot die allerhande klussen in en om het huis opknapt? Of je nu een professionele robotbouwer bent of een goedwillende amateur, vanaf nu kun je meehelpen. Ter gelegenheid van de European Robotics Week (28 november - 4 december) lanceerde de TU Eindhoven gisteren het Robotic Open Platform (ROP). ROP is een wikipedia-achtige website waarop alle robotica-geïnteresseerden hun hardwarekennis over hun favoriete robot met elkaar kunnen delen.

“Binnen de robotica wordt vaak opnieuw het wiel uitgevonden”, vertelt Heico Sandee, projectmanager van ROP en zelf een fanatiek robotbouwer in zijn vrije tijd. “Dat geldt zowel voor de software als voor de hardware. Om robotsoftware in een open omgeving gratis met elkaar te delen, heeft het Amerikaanse roboticabedrijf Willow Garage een paar jaar geleden het wiki-project ROS opgezet: Robotic Operating System. Dat loopt als een trein. Ik schat dat zeventig procent van de roboticabedrijven meedoet aan het delen en verbeteren van software. Met ons eigen initiatief ROP willen wij hetzelfde voor elkaar krijgen op het gebied van de robothardware.”

Wie een monitor van het ene merk aan een computer van een ander merk wil koppelen, kan dat gemakkelijk doen omdat er standaarden bestaan voor de mechanische en elektrische koppeling van computerhardware. Net zo gemakkelijk willen robotici straks dankzij het Eindhovense robotplatform een robotarm van de ene bouwer aan een robotromp van een andere bouwer kunnen koppelen. Niet door van bovenaf standaarden op te leggen, maar door van onderaf standaarden in de gemeenschap van robotbouwers te laten ontstaan.

De TU Eindhoven heeft het voortouw genomen door alle mechanische en elektronische informatie over haar eigen robot AMIGO op de ROP-website te plaatsen. AMIGO is bedoeld als servicerobot in de zorg. Hij weegt 65 kilogram, is iets kleiner dan een gemiddelde mens en rijdt op wieltjes. Hij wordt met spraak bestuurd en kan bijvoorbeeld op commando iets uit een keukenkastje pakken of een pak drinken voor je halen. Het kostte de Eindhovense robotici slechts een jaar om AMIGO te bouwen. Ze ontwierpen en maakten zelf een robotromp en plaatsten deze op een onderstel dat sterk was geïnspireerd op dat van hun bestaande voetbalrobot. Aan de romp koppelden ze twee door Philips gemaakte armen en bovenop zetten ze een robothoofd dat voortbouwt op een Kinect-spelcomputer. “Zonder dat we op een wiki-manier de software konden delen, was ons dat nooit zo snel gelukt”, zegt Sandee. “Door op een vergelijkbare manier ook de hardwarekennis te delen, hopen we met robotici van over de hele wereld sneller vooruit te komen.”

Iedereen kan nu de gedetailleerde technische tekeningen en specificaties van AMIGO op de website bekijken en downloaden. Alleen wie zelf kennis wil toevoegen, moet zich registreren. “In 2012 gaan we ook alle hardware-informatie over onze voetbalrobots op de website zetten”, zegt Sandee. “ROP wordt dus een platform voor een hele familie aan robots. De technische universiteiten van Delft en Twente, technologieleverancier Demcon en diverse teams uit de internationale RoboCup-competitie hebben al aangegeven graag te willen meedoen.”

Net als op het terrein van de robotsoftware liggen op het terrein van de robothardware nog grote uitdagingen. Hoe kunnen robotarmen lichter en flexibeler worden zodat ze mensen niet verwonden? Hoe kan een robothand tastzin krijgen bij alles wat vastpakt of aanraakt? Hoe kan het gewicht van de robotbatterijen geminimaliseerd worden? Hoe kan een robot zelf instellen hoe slap of stijf hij zijn arm maakt, zoals de mens dat met zijn armspieren doet?

“Onze hoop is dat we over drie jaar een servicerobot kunnen bouwen voor een kostprijs van ongeveer tienduizend euro”, zegt Sandee over het belangrijkste doel van het robotplatform. “Nu kost een servicerobot zoals PR2 van Willow Garage nog twee tot vier ton. Kennisdeling kan de kosten flink drukken. Die kostenreductie zou een belangrijke impuls zijn om robots in grotere hoeveelheden op de markt te brengen.”

Internet
European Robotics Week in Nederland: www.roboned.nl/IIP-RN-kanaal/European-Robotics-Week.html
European Robotics Week elders in Europa: www.robotics-week.eu
ROP-website: www.roboticopenplatform.org

Monday, November 14, 2011

Aankondiging van mijn nieuwe boek: Turings Tango

Klik hier voor een overzicht van de publiciteit rond mijn nieuwe boek Turings Tango, dat inmiddels is verschenen.


Op 22 maart 2012 gaat bij uitgeverij Nieuw Amsterdam mijn nieuwe boek verschijnen: 


Computers, internet, smartphones en consumentenrobots dringen steeds meer ons dagelijks leven binnen. Apparaten worden steeds slimmer, maar worden ze ook slimmer dan de mens? Gaan robots de zorg voor ouderen overnemen? Wordt de computer ons beste gezelschap? De computer rekent en schaakt beter dan de mens, maar geen enkele computer heeft het gezonde verstand of leervermogen van een zesjarig kind. Wat maakt ons brein toch zo anders dan het elektronische brein? Turings Tango laat zien waarom de mens de computer de baas blijft. De uitdaging is om de sterke punten van beide te combineren. Kunnen de mens en de computer een goed tangopaar vormen? Welke rol is er voor onszelf in een wereld die steeds afhankelijker wordt van slimme apparaten?

Turings Tango vertelt over de zoektocht naar intelligente computers en robots, een van de grootste wetenschappelijke zoektochten van onze tijd. Aan de hand van het werk en het dramatische leven van Alan Turing laat Turings Tango ons nadenken over de relatie tussen mens en computer. Waarin verschilt het menselijke brein van het elektronische brein?

Klik hier voor de aankondiging van Turings Tango in de voorjaarsbrochure 2012 van Uitgeverij Nieuw Amsterdam (PDF-bestand).

 

2012 is uitgeroepen tot het Alan Turing-jaar, vanwege Turings honderdste geboortedag op 23 juni 2012. De Britse wiskundige Alan Turing (1912-1954) stond aan de wieg van zowel de computer als de kunstmatige intelligentie. Zijn Turing Test om te bepalen of een machine kan denken heeft zelfs een cultstatus in de populaire cultuur verworven:

“Afgelopen nacht werd ik dronken en deed met mijn magnetron de Turing Test. Hij slaagde. Het was de dag waarop mijn keuken slimmer werd dan ikzelf.” - Tweet van DomDoze



“Het hele denkproces is nog steeds grotendeels mysterieus voor ons, maar ik denk dat de poging om een denkende machine te maken ons veel zal helpen om uit te vinden hoe wij zelf denken.” 

Alan Turing (Can digital computers think? BBC-radio, 1951) 

“Breng je computer eens aan het lachen.” 

Bennie Mols




Voorpublicatie:
Op zaterdag 17 maart 2012 verscheen in NRC Handelsblad een voorpublicatie van mijn boek 'Turings tango'

Gepubliceerde artikelen over Turings Tango:
Omslagartikel over 'Turings Tango' voor Intermediair (#16) van 20 april 2012: Robots aan de macht? - Vier redenen waarom dat nooit zal gebeuren: "It's the biology, stupid".

'Turings erfenis' voor De Ingenieur (Nummer 9, 8 juni 2012)

Een portret van Alan Turing onder de titel 'Is ons brein een computer?' voor Filosofie Magazine, mei 2012

'Kunstmatige intelligentie in 5 minuten' in KIJK, nummer 7, 2012 (pag. 24 en 25)


Interviews in:
I/O Magazine (juni 2012), Universiteitsblad Delta (TU Delft, 21 juni 2012) en Reformatorisch Dagblad (20 juni 2012).

Boekrecensies en boekvermeldingen:
Recensie door Martijn van Calmthout in de Volkskrant van zaterdag 16 juni 2012: "Het knappe aan Turing Tango is dat het tegelijk buitengewoon leerzaam is over de technische ontwikkelingen, als een goedgeschreven tirade tegen doordravende techneutenEen must voor wie de balans zoekt."

Recensie in het katern Letteren van de Vlaamse krant De Standaard (vrijdag 25 mei 2012): "indrukwekkend pleidooi...fascinerende voorbeelden...Mols [...] verweeft spelenderwijs harde feiten en heldere gedachten...een gepaste hulde aan een grote en vergeten hersenheld." (*****)
Lees hier de hele recensie.

Recensie in HP/De Tijd (juni 2012) door Max Pam: "Het is een vrolijk boek." (***)

Recensie van Jos Wassink in Universiteitsblad Delta van de TU Delft: "Helder argument, goed gekozen voorbeelden, verrassend geschreven – een topper" (****)

Financieele Dagblad (Slimme computer wordt nooit zo slim als de mens, door Victor Frölke, 7 april 2012) Zie ook het recensie-overzicht van Athenaeum Boekhandel

Bioloog en filosoof Geerdt Magiels op Cobra.be"Kunstmatige intelligentie is overal. In de telefoon, de auto, de gps, het fototoestel, de keukenrobot, en natuurlijk in je pc. Is het moment nabij dat een machine even intelligent zal zijn als een mens? In Turings Tango maakt Bennie Mols aannemelijk dat het zo'n vaart niet loopt. Maar het belooft wel voor de toekomst."

"Mols [...] slaagt er in dit boek zeer goed in om harde feiten en heldere gedachten met elkaar te verweven. Bovendien vervlecht hij het tragische levensverhaal van Alan Turing in zijn betoog, waardoor het geheel nog aan waarde wint." (****)

Magiels geeft Turings Tango 4 van de 5 sterren!

De lachende theoloog: "Dit boek van Bennie Mols is een aanrader: het geeft een reëel overzicht van de werkelijke stand van zaken. Bovendien is het vlot en met overtuiging geschreven. (Let overigens ook op de prachtige omslag...! Vast en zeker ontworpen met behulp van een computer, maar zeker niet door een computer)."




Radio-interviews over 'Turings tango':
Vrijdag 22 juni bij het Radio 1-programma Met het Oog op Morgen (Item over Alan Turing, samen met medeoprichter van TomTom Pieter Geelen)

Luister hier naar de uitzending (het Turing item zit tegen het eind van de uitzending):


Donderdag 7 juni bij het KRO Radio 1-programma Goedemorgen Nederland (Item over Alan Turing rond 09.45 - 7 juni 1954 was de sterfdag van Turing)

Zaterdag 5 mei bij het VRT-programma Interne Keuken, live vanuit een Antwerpse keuken: 11.00-13.00

Donderdag 12 april bij HoeZo Radio van 20.00-21.00

Woensdag 21 maart bij BNR Digitaal van 14.30-15.00

Maandag 5 maart bij OBA Live van 19.00-19.30

Zondag 26 februari bij Labyrint van 20.00-21.00

Lezingen over Alan Turing en 'Turings tango':

Woensdag 7 maart bij de SNIC-conferentie Turing's LegacyFrom Turing's Test to Turing's tango

Maandag 16 april tijdens de Masterclass Turing, een masterclass voor 4, 5 en 6 VWO-scholieren, georganiseerd aan de Radboud Universiteit Nijmegen.

Maandag 1 oktober bij het Studium Generale van de Universiteit Maastricht: 20.00-21.30

Woensdag 3 oktober bij het Studium Generale van de TU Eindhoven: 11.45-13.00

Vrijdag 5 oktober bij TEDx Delft: "One thing computers and robots will never ever be able to do...and what it means for our future"

Vrijdag 5 oktober tijdens Turing100.NL georganiseerd door de Nederlandse Vereniging voor Logica


Zaterdag 6 oktober tijdens de open dag van het Centrum Wiskunde & Informatica (CWI): "From Turing's Test to Turing's Tango"


Woensdag 10 oktober, Turing in context, Brussel: 15.30-16.00 (met ook Daniel Dennett in het programma.)

Zondag 4 november een kinderlezing over robots onder de titel 'Kijkt een robot ook elke morgen in de spiegel?' (In de lezing zal ik ingaan op vragen zoals: Wat is een robot? Wat zijn de verschillen tussen een robot en een mens? Kan een robot verliefd worden? Wat zou je willen dat een robot voor je kan doen? Waar zijn robots goed in? Waar zijn robots niet goed in?). De lezing wordt georganiseerd door de MuseumJeugdUniversiteit: 11.00-12.00

Woensdag 28 november ga ik bij het Studium Generale van de TU Eindhoven in discussie met Pieter Jonker over mijn stelling dat kunstmatige intelligentie de menselijke intelligentie nooit gaat overtreffen (en dat daar trouwens niets mis mee is...): 11.45-13.00

Boekinformatie: 
Bennie Mols. Turings Tango − Waarom de mens de computer de baas blijft. 
(het boek bevat een uitgebreide historische tijdlijn van Alan Turings leven en werk, alsmede een tijdlijn van de belangrijkste ontwikkelingen in de kunstmatige intelligentie)
Uitgeverij Nieuw Amsterdam, verschijning: 22 maart 2012
paperback € 18,95, 222 blz., ISBN 9789046812372
eBook ISBN 9789046812389

Sunday, November 13, 2011

BreinGeheim




Bekijk via Uitzending Gemist alle afleveringen van BreinGeheim.


Vanaf vandaag, zondag 13 november, zendt Omroep MAX zes zondagen achter elkaar de herhaling uit van de zesdelige tv-serie BreinGeheim (NED 2: 19.40-20.10)

BreinGeheim wordt gepresenteerd door Charles Groenhuijsen en ontrafelt de mysteries van het menselijk brein. In het eerste seizoen (oorspronkelijk uitgezonden in april/mei 2011) staat de ontwikkeling van de hersenen centraal van het prille brein van een embryo tot het rijpe brein bij ouderen.

In april en mei 2012 zal Omroep MAX het tweede seizoen van BreinGeheim uitzenden. De nieuwe serie van zes afleveringen staat in het teken van emoties. Aan bod komen onder andere 'Het angstige brein', 'Het genietende brein', 'Het woedende brein' en 'Het liefdevolle brein'.

Voor het tweede seizoen van BreinGeheim is de research en redactie in mijn handen. Samen met projectleider Ancilla Admiraal, regisseur Jurgen Koen, eindredacteur Harm Oving en presentator Charles Groenhuijsen zijn we hard bezig met de voorbereidingen en opnamen voor Het emotionele brein.

De Nederlandse pionier van het emotie-onderzoek Nico Frijda zei ooit over emoties: "Ik geloof dat emoties heel vaak onnuttig zijn, maar als je ze afschaft is het allemaal nog veel erger."

We worden veel meer door onze emoties gedreven dan we beseffen. Maar wat zijn emoties precies? Wat hebben ze voor nut? Wat gebeurt er in onze hersenen bij alle emoties die we hebben?

Kijk voor antwoorden op deze vragen in april/mei van 2012 naar het tweede seizoen van BreinGeheim.





Tuesday, October 25, 2011

De gek, de vrijer en de kunstenaar

Het brein moet gedrag produceren dat in evolutionaire zin goed is voor het voortbestaan en de voortplanting van het organisme. Geest is niet meer dan wat communicerende hersencellen in dat brein produceren. Die geest (eigenlijk dus het brein) kan gek worden, maar hij kan ook symfonieën, romans of schilderijen creëren.

Deze boekrecensie heb ik oorspronkelijk geschreven voor Natuur & Techniek wetenschapsmagazine, en verscheen in december 2001

Een manisch-depressief componist als Robert Schumann creëerde in zijn manische perioden ongelofelijke hoeveelheden composities. “Ik ben zo fris in ziel en geest dat het leven uit duizend bronnen om me heen opborrelt en bruist”, schreef hij ooit. In depressieve perioden vloeide er geen welluidende notenreeks uit zijn pen.

Vele bekende kunstenaars, waaronder schrijvers als Kafka en Proust, schilders als Van Gogh en Picasso en componisten als Mahler en Chopin, vertoonden allemaal sterke trekken van gekte, of in een wat nettere term: psychose. Aan de relatie tussen gekte en creativiteit kleven vele, vaak onterechte, romantische denkbeelden. Toch bestaat er wel degelijk een verband. Psycholoog Daniel Nettle rafelt in het boek Strong Imagination (2001) de relatie tussen geestesziekten en creativiteit uiteen.

Tussen een normale gemoedstoestand en een ernstig gestoorde geest bestaat een uitgestrekt continuüm, laat Nettle zien. Wanneer we de geest gezond noemen en wanneer ziek, is eerder een kwestie van beslissing dan van objectieve wetenschap. De bekendste geestesziekten zijn schizofrenie en een sterke, langdurige emotionele onbalans zoals bij ernstige depressie, manie en manische-depressie. Het voorkomen van psychosen varieert nogal, al naar gelang de gekozen populatie en meetmethoden. 

Gemiddeld gesproken treffen geestesziekten zo’n twee procent van een samenleving. Schattingen tonen een kans van 1% om tijdens je leven te worden getroffen door manische-depressiviteit, eveneens 1% voor schizofrenie en 8% voor depressie. In samenlevingen met een veel meer traditioneel karakter komen minder geesteszieken voor dan in westerse samenlevingen. Een mogelijke verklaring luidt dat onze genen niet genoeg tijd hebben gehad om zich aan de snel veranderende complexe westerse samenleving aan te passen.

Waarom bestaat gekte en waarom heeft het in de evolutie kunnen voortbestaan? vraagt Nettle zich in Strong Imagination af. Hij laat zien dat de belangrijkste psychosen een genetische oorsprong hebben. Genen coderen voor de biochemie en de anatomie van her brein. Zo is een hoog gehalte van de neurotransmitter dopamine kenmerkend voor mensen met een extravert en naar sensatie zoekend karakter. Depressieve mensen hebben een tekort aan de neurotransmitter serotonine. Voor die mensen is Prozac een uitkomst, omdat het de aanmaak van serotonine stimuleert.

Een van Nettles bewijzen voor de genetische achtergrond van de belangrijkste psychosen, zijn kinderen die van jongs af aan geadopteerd zijn in een gezonde familie, maar de genen hebben van een familie waarin schizofrenie voorkomt. Door hun erfelijke bepaaldheid hebben zij toch een hoge kans op een geestesziekte. De omgeving waarin zij opgroeien is van veel minder belang. Waar een aandoening als taaislijmziekte wordt veroorzaakt door een defect in een gen, spelen bij geestesziekten echter vele genen een rol. Bovendien kunnen omgevingsfactoren de genetische tijdbom inschakelen.

Nettle stelt dat psychosen in de evolutie zijn blijven bestaan omdat de persoonlijkheidskenmerken die bij psychosen horen niet slechts negatieve kanten hebben. De aanleg voor geestesziekten kan ook een positieve kant hebben, namelijk een hoge mate van creativiteit, zoals bij beroemde kunstenaars. Volgens een aantal psychologen is een hoge mate van creativiteit aantrekkelijk voor de andere sekse, zodat de genetische varianten erachter tijdens de evolutie hebben kunnen overleven. Gekte en een hoge mate van creativiteit zijn twee kanten van hetzelfde zwaard, beweert Nettle.

Als bewijzen draagt hij onder andere aan de grote kans die mensen met een zeer creatief beroep hebben om tijdens hun leven een psychose te krijgen (73%), de overeenkomsten in cognitieve stijl bij psychoten en extreme creatievelingen en de overeenkomsten in vorm tussen psychotische waanvoorstellingen en literaire verzinsels.

De vraag is of creativiteit ook in vroege samenlevingen een voordeel bood. Voor een sluitende evolutionaire verklaring zou dat moeten. Ja, zegt Nettle: alle samenlevingen hebben en hadden bezigheden die geen direct praktisch belang kenden, maar wel hogelijk werden gewaardeerd, zoals zingen, dichten en toneelspelen.

In het westen komt een klassieke depressie tweemaal zoveel voor bij vrouwen als hij mannen. In het voorkomen van manisch-depressiviteit, die van de geestesziekten het meest genetisch is bepaald, is er geen verschil tussen mannen en vrouwen. Interessant is dat als je bij de depressieve mannen de alcoholici en de impulsief gewelddadigen optelt, je ruwweg eenzelfde aantal krijgt als het aantal depressieve vrouwen. Het lijkt erop dat mannen voor hun problemen eerder vluchten in alcohol en agressie, en vrouwen eerder ten prooi vallen aan depressie.

Nettle betoogt dat ondanks de creatieve neveneffecten van psychosen, het netto-effect voor de samenleving toch voornamelijk negatief is. We moeten het daarom bestrijden, ook al is een deel genetisch. Des te belangrijker worden omgeving en opvoeding in dat soort gevallen. Zij kunnen een genetische aanleg triggeren. Gezond blijven van geest is nog altijd beter dan het romantische idee van het opzoeken van psychotische ervaringen.

Nettle draagt noodzakelijke argumenten aan voor zijn stelling waarom psychosen in de evolutie zijn blijven bestaan, maar niet voldoende. Hij gaat er zonder goede redenen vanuit dat iets dat tijdens de evolutie blijft bestaan automatisch in voldoende mate positief is. Maar waarom zou dat zo zijn? Gemiddeld gesproken lijkt dat aannemelijk, maar dat wil nog niet zeggen dat het altijd gebeurt. De evolutie maakt ook fouten. Het feit dat de aanleg voor psychosen positieve effecten heeft, is nog onvoldoende voor de bewering dat het daardoor in de evolutie heeft kunnen overleven. Nettle geeft zelf al aan dat het netto-effect van psychosen voor de samenleving negatief is. Psychosen op zich zijn alleen slecht, maar de aanleg voor psychose heeft zowel een goede als een slechte kant.

Bach in de maag
De creativiteit die Nettle onderzoekt, is alleen maar mogelijk dankzij een bewuste geest. Neuroloog Antonio Damasio stelt zich in zijn boek Ik voel dus ik ben (2001) de vragen wat bewustzijn is en hoe en waarom het biologisch gezien tot stand is gekomen. Van essentieel belang voor een antwoord op deze vragen is het onderzoek van mensen met neurologische defecten. Door te onderzoeken wat mensen niet meer kunnen als gevolg van lokale hersenprohlemen, comstrueert Damasio stukje bij beetje zijn theorie voor het bewustzijn.

Aan de basis van het bewustzijn staat de onbewuste neurale signaalverwerking. Daaruit ontstaat wat Damasio het proto-zelf noemt: een samenhangend geheel van neurale patronen waarvan we ons echter niet bewust zijn. Vervolgens ontstaat in zijn theorie het kernzelf door een soort niet-woordelijk verslag van alle dingen die het protozelf veranderen. Van het kernzelf zijn we ons wel bewust. Het vormt de eerste truc op weg naar een volledig bewustzijn.

Een niveau hoger ligt het kernbewustzijn: het zelfgevoel op een moment. Het kernbewustzijn is een relatief eenvoudig biologisch verschijnsel dat in belangrijke mate steunt op zeer oude hersenstructuren. Uitval van kernbewustzijn duidt op ziekte, behalve bij slaap of narcose. Nog hoger in de hiërarchie ligt het geheugen: de herinneringen aan alle individuele ervaringen. Door het geheugen kan een autobiografisch zelf ontstaan.

Het sluitstuk is uiteindelijk het uitgebreide bewustzijn, verantwoordelijk voor de meest essentiële verschillen tussen mens en dier. Het uitgebreide bewustzijn is een voorwaarde vooor intelligentie, taal, creativiteit en geweten. Als het kernbewustzijn uitvalt, valt ook het uitgebreide bewustzijn uit. Als echter het uitgebreide bewustzijn uitvalt, dan gebeurt er niets met het kernbewustzijn. Het uitgebreide bewustzijn raakt bijvoorbeeld verstoord bij de ziekte van Alzheimer.

Voor de prestaties van de menselijke geest is bewustzijn nodig. Dat kan alleen maar bestaan bij de gratie van een lichaam, dat op zijn beurt de spijsvertering en een evenwichtig chemisch milieu nodig heeft. “Om van Bach te kunnen genieten, moet onze spijsvertering in orde zijn”, schrijft Damasio.

Emotie, gevoel en bewustzijn zijn essentieel gerelateerd aan het lichaam. Zonder gevoelens is het volgens Damasio waarschijnlijk onmogelijk bewustzijn tot stand te brengen. Emoties vormen een belangrijk onderdeel bij redeneren en beslissingen nemen. Nieuwe gegevens kunnen we beter onthouden wanneer ze gepaard gaan met emoties. Bij een verstoring van het bewustzijn raakt ook emotie ontregeld.

Een prachtig voorbeeld van de onbewuste rol van emoties geeft Damasio aan de hand van zijn patiënt David. Davids leervermogen en geheugen zijn zwaar aangetast. Mensen kan hij niet herkennen. Des te opmerkelijker is het dat hij wel voorkeuren vertoont voor sommige mensen.

In een experiment wordt de patiënt geconfronteerd met achtereenvolgens drie personen: eentje die hem iets laat doen wat hij niet graag doet, de tweede laat hem iets doen wat hij graag doet, en de derde laat hem iets neutraals doen. De dag erna laten de experimentatoren hem foto’s zien van de drie personen die het experiment hebben uitgevoerd. Voor wie zou hij een voorkeur hebben? David kiest in tachtig procent van de herhaalde experimenten voor de persoon die hem iets positiefs liet doen, terwij1 hij de betreffende personen niet bewust kan herkennen. Damasio concludeert dat de proefpersonen onbewust emoties bij David opwekken en dat die emoties belangrijk zijn bij het nemen van beslissingen, ook al gebeurt dat onbewust. Zijn organisme neigt onbewust naar een bepaald gedrag.

Damasio’s antwoord op de vraag waarom het bewustzijn tot stand is gekomen, is dat het net als emotie gericht is op overleving van het organisme. Bewustzijn en emotie hebben allebei hun wortels in de representatie van het lichaam. Bewustzijn verbetert het leven van een organisme en biedt het organisme meer mogelijkheden. Het stelt kennis in dienst van een enkel organisme.

Damasio’s project om het bewustzijn biologisch te ontrafelen is ambitieus en buitengewoon boeiend. Eindelijk ontstijgt het bewustzijnsonderzoek het zuiver filosofische niveau. Des te spijtiger is het dat hij allerminst een vlot leesbaar boek heeft geschreven. Het taalgebruik is vaak te abstract voor een breed publiek. De praktijkvoorbeelden zijn daarentegen weer zeer verhelderend. Toch moet de lezer, in tegenstelling tot in Nettles boek, wel erg zijn best doen om de rode draad uit het boek te peuteren.

Shakespeare schreef dat de waanvoorstellingen van de gek, de verblindende emoties van de vrijer en de scheppingen van de kunstenaar alle dezelfde oorsprong hebben: een grote verbeeldingskracht. Daniel Nettle heeft Shakespeares intuïtie in Strong imagination wetenschappelijk onderbouwd. Het paradijs waaruit de mens volgens Damasio tegelijk met de ontwikkeling van zijn bewustzijn is verdreven, probeert de mens misschien via een grote verbeeldingskracht opnieuw te zoeken.

Boekinformatie
Daniel Nettle. Strong imagination - madness, creativity and human nature. Oxford: Oxford University Press, 2001. ISBN 0198507062
Antonio Damasio. Ik voel dus ik ben - hoe gevoel en lichaam ons bewustzijn vormen. Amsterdam: Wereldbibliotheek. 2001, ISBN 9028418482

Sunday, October 23, 2011

Dromerige toekomstmuziek

Dit artikel is gepubliceerd in NRC Handelsblad van 22 oktober 2011

Op de Singularity Summit in New York spraken deskundigen over het moment dat de computer de mens in IQ voorbijstreeft. Als het al ooit zo ver komt.



‘Ik verwelkom onze nieuwe computer-opperheren.’ Dat schreef Ken Jennings, de beste Jeopardy!-speler ooit, aan het eind van de kennisquiz waarin de mens afgelopen februari het loodje legde tegen IBM-supercomputer Watson. Computers konden al beter schaken dan mensen. Nu verpletterde een computer de twee beste menselijke spelers in de populairste tv-quiz van de Verenigde Staten: een quiz die een groot beroep doet op algemene kennis en het menselijk taalvermogen.

Weer een nieuwe aanwijzing dat computerintelligentie de menselijke intelligentie voorbij gaat streven? Jazeker, denkt de Amerikaanse uitvinder en futurist Ray Kurzweil. En het moment waarop dat gebeurt, noemt hij de Singulariteit. In het weekend van 15 en 16 oktober organiseerde Kurzweil in New York de zesde Singularity Summit. Hoofdthema dit jaar: wat betekent Watsons winst voor de toekomst van de kunstmatige intelligentie? Kurzweil nodigde een twintigtal topwetenschappers en topmensen uit het bedrijfsleven uit, onder wie Christoph Koch (bewustzijns- en hersenonderzoeker aan Caltech), Stephen Wolfram (informaticus, oprichter van zoekmachine Wolfram/Alpha), Jaan Tallin (mede-oprichter van Skype), Peter Thiel (mede-oprichter van PayPal en hoofdinvesteerder in Facebook), David Ferrucci (leider van het IBM Watson-team) en Jeopardy!-ster Ken Jennings.

In de Singulariteit smelten volgens Kurzweil biotechnologie, nanotechnologie en robotica samen. De darwiniaanse Mens 1.0 verbetert zijn lichaam en brein met nano- en biotechnologie tot een Mens 2.0. Dankzij volledige controle over de genetica kan de Mens 2.0 kapotte weefsels en organen vervangen. Nanorobots kleiner dan een bloedcel zullen volgens Kurzweil door onze aderen reizen om ziektekiemen te vernietigen, afval op te ruimen, DNA te repareren en verouderingsprocessen te stoppen. En het brein van vlees en bloed wordt gekoppeld aan een elektronisch brein.

Voorlopig is dit alles niets meer dan science fiction. Kurzweil mag dan zijn naam en faam inzetten om de Singulariteit te promoten, het aantal wetenschappers van naam en faam dat de Singulariteit weghoont, is aanzienlijk. De Amerikaanse filosoof Daniel Dennett noemde de Singulariteit toen ik hem eerder dit jaar sprak “een quasi-grappige fantasie. Met de nadruk op quasi.” De Britse robotica-expert Noel Sharkey (University of Sheffield) vertelde in 2009 in New Scientist: “Isaac Asimov zei dat toen hij over robots begon te schrijven, het idee dat robots de wereld zouden overnemen het enige verhaal was dat werd verteld. Niemand wilde een ander verhaal horen. Zelf heb ik gemerkt dat wanneer journalisten mij opbelden en ik zei dat ik niet geloof in kunstmatige intelligentie of robots die de wereld overnemen, ze dankjewel zeiden, ophingen en mijn commentaar nooit gebruikten.”

Hersenwetenschappers hebben over het algemeen ook weinig op met de Singulariteit en de versmelting van biologische met niet-biologische intelligentie. In een speciale editie van het technologieblad IEEE Spectrum uit 2008 zei de Britse emeritus-hoogleraar biologie Steven Rose het “vooral rotzooi” te vinden; de Amerikaanse Nobelprijswinnaar Gerald Edelman (geneeskunde, 1972) vindt zo’n “spirituele bar mitswa”, zoals hij het noemde, “een zeer onwaarschijnlijk idee”.

In New York stonden gelovers in de Singulariteit, zoals Kurzweil, Wolfram en Thiel, tegenover sceptici zoals Christoph Koch. Over het nabootsen van het menselijk brein op een supercomputer, Kurzweils belangrijkste strategie om de Singulariteit te bereiken, zegt Koch: “We begrijpen nog niet eens wat de 302 zenuwcellen van het wormpje C. elegans op systeemniveau doen, laat staan het menselijk brein.”

Dokter Watson
Namens IBM spraken David Ferrucci en Dan Cerrutti tijdens de Singularity Summit over Watson-achtige toepassingen. Cerrutti: “Het maakt ons niets uit of Watson slimmer is dan een mens. Wij willen problemen oplossen. Omdat Watson duur en groot is, zoeken we naar problemen waarvan de oplossingen veel waard zijn. Watson voor op de laptop is nog ver weg. Voorlopig blijft het een supercomputer en richten we ons vooral op problemen in de gezondheidssector. We willen niet alleen artsen, maar zorgprofessionals in het algemeen helpen.”

In de komende vijf jaar wil IBM de eerste toepassingen op de markt brengen. Het gaat dan om vraag-antwoordsystemen die zoeken in een grote verzameling gegevens over symptomen van een patiënt, zijn persoonlijke gezondheidsgeschiedenis, medische handboeken, wetenschappelijke artikelen etcetera. Een patiënt komt met een klacht bij de dokter. De dokter gebruikt vervolgens niet alleen zijn eigen expertise maar ook gezondheidsconsultant Watson om te onderzoeken of hij niet iets over het hoofd ziet bij het stellen van een diagnose en het voorschrijven van een behandeling.

In 2012 begint IBM met de eerste tests. Cerrutti benadrukte dat er nog heel wat moet gebeuren om quizspeler Watson om te scholen tot gezondheidsadviseur. “De Jeopardy!-quiz is beperkt tot één vraag en één antwoord. Maar een patiënt die bij de dokter komt of praat met een verpleegster, brengt een dialoog op gang. Het is deze interactie die Watson onder de knie moet krijgen voordat hij commerciële toepassingen kan krijgen in de gezondheidszorg.”

Kennis in het hoofd 
Het hoogtepunt van de Singularity Summit was het laatste uur. Toen vertelde Ken Jennings hoe het was om tegen een supercomputer te quizzen. “Een vreemd gevoel om tegen een niet-emotionele machine te spelen”, zei hij. “De computer neemt geen koffie als hij even een opkikker nodig heeft. Hij raakt nooit in de put. Het is alsof een stalen monster met constante snelheid op je afkomt en je moet maken dat je weg komt.”

Hij sprak over het plezier om in je hoofd met grote aantallen feiten, hoe obscuur ook, te kunnen spelen en over zijn zorgen dat we te veel kennis gaan uitbesteden aan de computer. “Natuurlijk is het handig dat we zoveel met een zoekmachine kunnen opzoeken, maar om een geïnformeerde mening te hebben over complexe onderwerpen, zul je toch echt een heleboel feiten zelf in je hoofd moeten hebben.”

En hij vertelde hoe kennis in je hoofd mensenlevens kan redden. In december 2004 liep een kind op een Thais strand toen het zag hoe de zee zich terugtrok. Het kind schrok, rende naar haar ouders en vertelde dat ze zo snel mogelijk van het strand vandaan moesten. “Waarom dan?” vroegen de ouders. “Op school heb ik geleerd dat dit een teken is dat er een tsunami aankomt”, zei ze. Ouders en kind waarschuwden omstanders, renden weg, net voor de tsunami het strand overspoelde. “Je wilt toch niet eerst op het internet gaan opzoeken wat het betekent dat de zee zich terugtrekt?”, zegt de Jeopardy-speler.

Jennings, zelf ooit computerprogrammeur, bewaarde zijn uitsmijter voor de allerlaatste minuten van de vragenronde. “Ik ben sceptisch over vrijwel alles waar de Singularity Summit over gaat”, zei hij. “Inclusief de Singulariteit.”

Internet

Video's of the Singularity Summit 2011


Click here for all video's of the Singularity Summit 2011 on You Tube

Click here for photo's of the Summit

Friday, October 21, 2011

Het ultieme geduld duurt googol seconden

Deze boekrecensie is verschenen in technologietijdschrift De Ingenieur van 14 oktober 2011




In 1985 verscheen het eerste deel van de Wetenschappelijke Bibliotheek van het toenmalige Natuur & Techniek (het huidige NWT Magazine). Machten van tien − Dimensies in het heelal heette het boek. Het is een nog steeds fascinerende reis van het allergrootste naar het allerkleinste, van de leegte op de grootste lengteschaal van het heelal naar de randen van de quarks, de bouwstenen van atomen. De afstandsreis zoomt steeds een factor tien dieper in op hetzelfde plekje van het heelal, tot de lezer uiteindelijk in de poriën van een nietsvermoedende aardbewoner doordringt.

Nu, 26 jaar later, verschijnt een nieuwe fascinerende reis in machten van tien, dit keer in de tijd. Nobelprijswinnaar Gerard ’t Hooft en zijn Utrechtse collega-fysicus Stefan Vandoren schreven samen het 110e deel van de Wetenschappelijke Bibliotheek, een reeks die inmiddels een begrip is geworden. Tijd in machten van tien − Natuurverschijnselen en hun tijdschalen heet hun rijk geïllustreerde reisgids van de tijd. Nu is het niet de meter maar de seconde die de klok slaat: de tijd die een cesium-133-atoom nodig heeft om 9.192.631.770 trillingen uit te voeren, want dat is de hedendaagse definitie van de seconde. De seconde is ook ongeveer de tijd die een slinger met een lengte van een meter nodig heeft om van de ene naar de andere kant te slingeren. En de gemiddelde menselijke hartslag duurt 0,86 seconde. De seconde, kortom, ligt het dichtst bij ons hart.

Net als bij de afstandsreis door het heelal, valt ook bij de tijdreis weer op hoe snel de rol van de mens is uitgespeeld. Atleet Usain Bolt rent de honderd meter in een kleine tien seconden (9,58 om precies te zijn). Onze biologische klok is ingesteld op ongeveer 10^5 seconden (24 uur). Bij 10^10 seconden zitten we al bij de langst levende dieren; 10^15 seconden (31,7 miljoen jaar) brengen ons naar de geologische tijdschaal van schuivende continenten. Bij 10^18 seconde (31,7 miljard jaar) zijn we de huidige leeftijd van het heelal (13,7 miljard jaar) al ruimschoots voorbij.

Heeft het dan wel zin om nog langere tijdschalen te bekijken? Ja, en dat is ook het verrassende van het boek. ’t Hooft en Vandoren laten zien hoeveel er nog te beleven valt voor wie het ultieme geduld van googol (10^100) seconden op zou kunnen brengen. Je zou zien hoe Melkwegstelsels een voor een het loodje leggen. Je zou ooggetuige zijn van het opslokken van de aarde door de zon. Je zou alle materie uit elkaar zien vallen. Nog later zou je zelfs het laatste zwarte gat als een pufje zien verdampen. En als dat allemaal aan je voorbij is getrokken, wordt het ultieme geduld van 10^100 seconde beloond met de ultieme leegte, de duistere eeuwigheid van een heelal dat misschien niet eens meer die naam verdient.

Van de duistere eeuwigheid springt het boek naar de allerkleinste, even raadselachtige tijdschaal van 10^-44 seconde. Dit is de Planck-tijdschaal, het kleinste brokje tijd waarmee de natuur lijkt te spelen. Bij de kleine tijdschalen speelt de mens geen rol meer. Dit is het domein van de elementaire deeltjes. Pas vanaf de microseconde komt het aardse leven weer in beeld. Van de stroboscopische foto en het ultrageluid naar de millisecondeschaal van vurende hersencellen, de tijdschaal waarop uw brein deze woorden betekenis geeft.

Waar de auteurs voor de grote tijdschalen meestal nog normale woorden kunnen vinden, moet het woordenboek passen bij de kleinste tijdschalen. Hier ontkomt de lezer niet aan de abstracte taal van de natuurkunde. Zo zij het. Tijd in machten van tien is het spoorboekje van de tijd zelf; een prachtig vormgegeven en informatierijk bladerboek.

Boekinformatie:
Gerard ’t Hooft en Stefan Vandoren: Tijd in machten van tien − Natuurverschijnselen en hun tijdschalen. Natuurwetenschap & Techniek. 219 blz. € 42,50 ISBN 9789085712435

Wednesday, October 19, 2011

Singularity Summit 2011

At the Singularity Summit 2011 on october 15 and 16 in New York:


Ray Kurzweil at the Singularity Summit 2011

Quote from Ray Kurzweil: "In 2002, I predicted that by 2029 there would be artificial intelligence capable of lively and spontaneous conversation at the human level -- Turing Test passing AI. Earlier this year, the field moved closer to that goal when Watson, an IBM computer, defeated two human champions in the game show Jeopardy!"


IBM's David Ferrucci, leader of the IBM Watson team, talking at the Singularity Summit 2011
Quote from David Ferrucci: "When I asked my daughter to come and look at another interesting thing, she replied: 'daddy, interesting things are boring.'"

Quote from Dan Cerrutti, the general manager of IBM Watson Commercialization: "I don't care whether Watson is more clever than a human being. I want to solve problems."

Ken Jennings, the best Jeopardy-player ever, talking at the Singularity Summit 2011
Quote from Ken Jennings: "I am skeptical about almost anything the Summit is about, including the Singularity."

Quote from Ken Jennings about his passion for maps: "If you never open a map until you're lost, you're missing out on all the fun."





Saturday, October 8, 2011

Gesimuleerde empathie is geen empathie

Deze boekrecensie is verschenen in technologietijdschrift De Ingenieur van september 2011



Miriam zit in een Amerikaans verzorgingstehuis met een babyrobotzeehond op haar schoot. Het beestje heeft een zachte witte vacht. De vrouw is neerslachtig. Ze is 72 en heeft een zoon die recent het contact met haar geheel heeft verbroken. Ander bezoek krijgt ze nooit. Ze aait het robotzeehondje en zegt: “Je bent bedroefd, is het niet? Het leven is hard. Ja, het is hard.” Het robotzeehondje draait zijn hoofdje naar haar toe, knippert een keer met zijn ogen en maakt een kirrend geluidje. De vrouw raakt even vertederd.

Dit is een van de vele voorbeelden die de Amerikaanse sociologe en klinisch psychologe Sherry Turkle geeft in haar jongste boek Alone Together. Turkle is als hoogleraar verbonden aan het Massachusetts Institute of Technology (MIT) en onderzoekt al decennia hoe mensen omgaan met computers, internet, smart phones, robots en andere apparaten met ingebouwde intelligentie. Voor haar boek interviewde ze honderden kinderen en volwassenen.

De babyrobotzeehond in het Amerikaanse verzorgingstehuis heet Paro, een Japanse uitvinding. Paro zoekt oogcontact, volgt bewegingen en voelt aanrakingen. Omdat hij reageert al naar gelang hij wordt behandeld, geeft hij de indruk dat hij een eigen persoonlijkheid heeft en dat hij elementair fysiek contact kan leggen. Bovendien begrijpt het robotzeehondje ook nog ongeveer vijfhonderd Engelse woorden.

Prima toch, als een robotdier een eenzame oude dame een goed gevoel geeft?

Turkle schiet het ene na het andere gat in deze eenvoudige aanname. Uit haar jarenlange studie concludeerde ze dat verreweg de meeste ouderen, wanneer ze mogen kiezen tussen omgaan met een robotdier en omgaan met een mens van vlees en bloed, voor het laatste kiezen. Het leukste aan de onderzoekssessies met de robots vinden ze juist dat ze en passant aandacht krijgen van de onderzoekers die het robotonderzoek begeleiden en die hen vragen stellen over hun ervaringen met de robotdieren. Ze voelen zich weer nodig.

Het zijn de jongeren, de ouderen en de emotioneel en fysiek gehandicapten die het meest kwetsbaar zijn en voor wie robotdieren vooral in de markt worden gezet. Maar zij verdienen de best mogelijke menselijke aandacht en geen robotzorg die we ‘goed genoeg’ of ‘beter dan niets’ vinden, aldus Turkle. Robots delen niet in ons leven, worden niet geboren en gaan niet dood, voelen geen pijn, verdriet of geluk en zullen nooit verder komen dan primitieve gesimuleerde empathie. Ons brein is geëvolueerd met de diepe behoefte dat we andere mensen nodig hebben: menselijke gezichten, menselijke stemmen, menselijke aanrakingen.

Turkle bestudeerde niet alleen de omgang van mensen met robotdieren − beschreven in het eerste deel van haar boek − maar ook de invloed op de mens van nieuwe technologieën zoals e-mail, internet, mobiele telefoons en Facebook − beschreven in het tweede deel. Ze concludeert dat deze nieuwe technologieën, evenals de ‘sociale’ robotdieren, gemak en controle tot prioriteit hebben gemaakt ten koste van het rijke spectrum van menselijke gedragingen. Ze bieden de illusie van gezelschap zonder enig emotioneel risico, maar maken kwetsbare mensen in de praktijk alleen maar eenzamer.

“Gemeenschappen zijn gegrondvest in fysieke nabijheid, gedeelde zorgen, echte consequenties en gedeelde verantwoordelijkheden”, schrijft de sociologe en psychologe. De online-wereld schiet daarin schromelijk tekort. Veel technofielen en technologen bekijken de wereld alleen maar met een technologische blik. Turkle biedt ons de minstens zo noodzakelijke psychologische en sociale blik op de invloed van nieuwe technologie op ons leven. Alone Together is verplichte kost voor elke multitaskende multimediaburger. En wie is dat tegenwoordig niet.

Boekinformatie
Sherry Turkle: Alone Together − Why we expect more from technology and less from each other. Basic Books. 384 blz. $ 28,95. ISBN 9780465010219

Sunday, October 2, 2011

Wiskundige Nobelprijswinnaars

De wiskunde moet het doen zonder een Nobelprijs, maar kent genoeg beloningen voor bedwingers van de Olympus.


Dit artikel is gepubliceerd in NRC Handelsblad van zaterdag 1 oktober 2011

Alfred Nobel nam in zijn testament uit 1895 geen Nobelprijs voor de wiskunde op omdat zijn vrouw een affaire had met de invloedrijke Zweedse wiskundige Gösta Mittag-Leffler. Dat is de anekdote die al een eeuw wordt doorverteld, die sommige wiskundigen ook heden ten dage nog geloven, maar waarvan al lang bekend is dat het een broodje-aap is. Nobel is nooit getrouwd geweest. De enige vrouw van wie bekend is dat ze een relatie heeft gehad met Nobel was de Weense Sophie Hess. Maar er is geen enkele aanwijzing dat zij ook maar iets heeft gehad met de wiskundige Mittag-Leffler. Niet alleen de liefde maakt blind, onze hang naar liefdesroddels − waar of niet − net zozeer.

Nee, de werkelijke reden dat er geen Nobelprijs voor de wiskunde bestaat, heeft niets te maken met de liefde. Nobel wilde zijn geld nalaten voor “belangrijke ontdekkingen en uitvindingen” in die vijf disciplines die het dichtst bij hem stonden. Daar zat de wiskunde niet bij. Nobel zag de wiskunde niet als een veld dat directe, praktische toepassingen voor de mensheid zou opleveren.

Dat dat laatste niet klopt, blijkt alleen al uit de wiskundigen die een Nobelprijs in een van de andere disciplines hebben gewonnen, meestal de economie, en uit het vaak sterk wiskundig geïnspireerde werk dat werd beloond met de hoogste eer in de natuurkunde. De bekendste wiskundige Nobelprijswinnaar is John Nash, het schizofreen geworden genie dat bij een breed publiek bekend werd door de bestseller A beautiful mind van Sylvia Nasar en de gelijknamige film. 



Nash verwierf faam met zijn speltheoretische werk dat draait om de vraag hoe twee rationele mensen met elkaar zullen onderhandelen. In 1994 ontving hij de Nobelprijs voor economie. 

Een ander beroemd geval is wiskundige Kenneth Arrow. In 1950 bewees Arrow dat het ideale kiesstelsel niet bestaat. Elk kiesstelsel dat voldoet aan de ideale principes van een democratie blijkt winnaars op te kunnen leveren die tegenstrijdig zijn met die ideale principes. Zo won in 1976 de democratische kandidaat Jimmy Carter de Amerikaanse presidentsverkiezingen van zijn republikeinse rivaal Gerald Ford. Ford had eerder de strijd voor de republikeinse presidentskandidatuur gewonnen van Ronald Reagan. Peilingen tijdens de presidentsverkiezingen tussen Carter en Ford gaven echter aan dat als de democraat Carter het direct had moeten opnemen tegen de republikein Reagan, Carter zou hebben verloren van Reagan. In een verkiezingssysteem met meerdere ronden, kan het kennelijk belangrijk zijn in welke volgorde de kiesronden plaatsvinden. Arrow ontving voor zijn overkoepelende sociale keuzetheorie in 1972 de Nobelprijs economie.

De grote wiskundige en filosoof Bertrand Russell won in 1950 de Nobelprijs voor nota bene de literatuur voor “zijn uiteenlopende en invloedrijke geschriften waarin hij op de bres springt voor humanitaire idealen en het vrije denken.” Verder ging een aantal Nobelprijzen in de natuurkunde naar sterk wiskundig geïnspireerd werk: onder andere de bijdragen aan de quantummechanica van Werner Heisenberg (Nobelprijs 1932) en Erwin Schrödinger (1933); de Nobelprijzen in de theoretische deeltjesfysica van Gell-Mann (1969) en Glashow, Weinberg en Salam (1979) waarin symmetrieën een belangrijke rol spelen; en niet te vergeten het Nobelprijswinnende werk van de Nederlandse natuurkundigen ’t Hooft en Veltman (1999) dat het wiskundige fundament legde onder de quantumstructuur van de elektrozwakke wisselwerking, een van de vier fundamentele natuurkrachten.

De wiskundeprijs die decennialang werd beschouwd als het equivalent van de Nobelprijs, is de Fieldsmedaille, uitgereikt sinds 1936. 



Hoewel die vergelijking qua status terecht is, kent de Fieldsmedaille andere spelregels. Ten eerste wordt de prijs niet jaarlijks toegekend, maar alleen eens in de vier jaar. Ten tweede mogen de winnaars niet ouder zijn dan veertig jaar. Dat is de reden dat Andrew Wiles, de Brit die na acht jaar eenzaam werk in 1995 het eeuwenoude vermoeden van Fermat op spectaculaire wijze oploste, naast het net viste. Hij was toen met zijn 42 jaar al te oud voor een Fieldsmedaille. Ten slotte ontvangt de winnaar van de Fieldsmedaille ‘slechts’ tienduizend dollar in plaats van de ruim een miljoen bij een Nobelprijs.

De rijke kruisbestuiving tussen wis- en natuurkunde blijkt trouwens niet alleen uit de Nobelprijzen natuurkunde met een wiskundesmaak, maar ook uit een wiskundeprijs met een natuurkundesmaak. In 1990 won de natuurkundige Edward Witten de Fieldsmedaille voor zijn wiskundige werk in de snaartheorie, een natuurkundige theorie die elementaire deeltjes als trillende snaartjes opvat.

Maar inmiddels is de wiskundeprijs die het meeste lijkt op de Nobelprijs, niet langer de Fieldsmedaille, maar de Abelprijs, sinds 2003 jaarlijks toegekend door de Noorse Academie van Wetenschappen en Letteren. 



Net als de Nobelprijs kent de Abelprijs geen leeftijdsgrens en bedraagt de prijs ongeveer een miljoen dollar. Overigens heeft nog nooit een Nederlander de Fieldsmedaille of de Abelprijs gewonnen.

Wat wiskundigen betreft moet Nederland het op de Olympus vooralsnog doen met twee halve wiskundigen, Jan Tinbergen en Tjalling Koopmans, waarvan de laatste ook nog een tot Amerikaan genaturaliseerde Nederlander was. Koopmans had wis- en natuurkunde gestudeerd aan de universiteiten van Utrecht en Leiden. Onder invloed van Tinbergen, die ook wis- en natuurkunde had gestudeerd, verlegde Koopmans zijn interesse naar de wiskundige economie. In 1940 vluchtte hij naar de vs, waar hij tijdens de Tweede Wereldoorlog de routes van onder militaire bescherming varende scheepskonvooien bepaalde.

Koopmans ontwierp in 1942 een wiskundige methode die optimale routes berekende en generaliseerde deze voor een grotere klasse van economische problemen. In 1975 ontving hij voor zijn werk de Nobelprijs economie. Tinbergen was hem in 1969 voorgegaan met de allereerste Nobelprijs economie, voor zijn grondleggende werk op het terrein van de econometrie, de wiskundige tak van de economie.

Overigens kent het equivalent van de Nobelprijs voor de informatica, de Turingprijs, wel een Nederlandse winnaar met een wiskunde-tint: wiskundige, natuurkundige, maar toch vooral informaticus Edsger Dijkstra in 1972. Dijkstra ontwikkelde onder andere het kortste-pad-algoritme, een efficiënte rekenmethode om de snelste route tussen twee locaties te bepalen. Dit algoritme ligt aan de basis van alle autonavigatiesystemen. 

Ten slotte heeft het Clay Mathematics Institute een miljoen dollar klaar liggen voor degene die een van de nog zes openstaande, in het jaar 2000 geformuleerde, wiskundige millenniumproblemen weet op te lossen. Lauwerkransen genoeg dus voor grote doorbraken in de wiskunde. Voor wie tenminste interesse heeft in meer dan eer alleen. De Rus Grigori Perelman, die het zevende millenniumprobleem oploste, weigerde in 2010 het miljoen, nadat hij in 2006 ook al de Fieldsmedaille had geweigerd. 


Internet

Monday, September 26, 2011

BBC-documentary Brain Story

Watch here the beautiful 6-part BBC-documentary 'Brain Story' (2004) with neuroscientist Susan Greenfield as a guide.

Part 1: All in the mind

 Part 2: In the heat of the moment

 Part 3: The mind's eye

 part 3.1

 part 3.2

 part 3.3

 part 3.4

 part 3.5


 Part 4: First among equals
 Part 5: Growing the mind
 Part 6: The final mystery

Tuesday, September 20, 2011

Books of the world, unite!

Google has scanned and opened up access to an estimated 12% of all the world’s books. This unique dataset gives researchers in the humanities new ways to study cultural, historical and other trends. The new field this enables is known as ‘culturomics’. 

This article has been published in I/O Magazine september 2011

As an undergraduate in the late 80s, Jon Orwant wanted to build thinking computers. He was studying at the famous Artificial Intelligence Laboratory of the Massachusetts Institute of Technology (MIT) near Boston. It was at that time that the ‘bad boy of robotics’, Rodney Brooks, was attempting − but failed − to build his cognitive robot child, COG, in the same lab, an endeavour that AI pioneer Marvin Minsky called ‘a PR stunt, not a project’. Orwant himself was working on a system to automate programming, but he switched to the MIT Media Lab in order to work on the Connection Machine, one of the first supercomputers to try the concept of parallel computing.

In the 90s he wrote a book on the Perl programming language. Afterwards, he edited and published a magazine devoted to the language. Orwant was the sole employee, using programs he’d written in Perl to do everything from answering subscriber questions to proofread articles and lay out advertisements. After this ‘fun, but not sustainable period,’ as Orwant calls it, he joined O’Reilly, the publishing company famous for its books for geeks and nerds. That’s how he started combining programming and publishing – or, as he puts it at the Google Netherlands headquarters on the 15th floor of the Viñoly Building in Amsterdam: ‘I was writing books about software and writing software about books.’

When Google announced its dream to digitise all the books in the world, Orwant was immediately excited. In 2005, when the company opened a Google office in Boston, he was one of the very first to join, and got to work creating a Google Books team there to complement the team at Google’s headquarters in California. He started as an engineer but is presently an engineering manager. Half of the time, however, he is still programming. Orwant: ‘I don’t want just to manage. I also want to program, to build things. Google is good at letting people do what they like and what they are good at.’

Ngram Viewer
Orwant did half of the programming work for a recently developed Google tool called the Ngram Viewer, which immediately attracted a lot of attention. Visit the Ngram Viewer website, set a time period and type a word or a series of words (a so-called ngram). Press ‘enter’ and the tool will create a graph showing how often the ngram occurs over time in the corpus of digitized Google Books.

On Orwant’s MacBook Pro we type in the two-word ngram (or bigram) ‘Alan Turing’. The output graph shows an exponential increase of books mentioning Alan Turing after 1960, with a decline after 2000. Strangely enough, we also see a small peak in the decade before Turing’s birth in 1912. Were there books that already knew that Alan Turing would be born? Orwant immediately wants to find out what is going wrong here. ‘I bet this is a metadata error,’ he says confidently. ‘It must be due to mistakes in cataloguing books.’ And yes, after he has checked the books that mention ‘Alan Turing’ apparently even before his birth, it turns out he is right.

Discovering cultural trends
Google originally developed the Ngram Viewer especially for two researchers at Harvard University. In December 2010 they published a paper in Science called ‘Quantitative Analysis of Culture Using Millions of Digitized Books’. Some interesting discoveries came to light. The researchers discovered that about half a million English words were used in books but had never made it into a dictionary. They also found that the English lexicon has nearly doubled over the past century, now amounting to more than a million words. And they visualized in a graph how the Nazis had suppressed the works of a large number of artists and academics. While the names of those individuals were still mentioned in English books, their use in German books from the same period fell sharply.

This type of analysis by means of huge numbers of books has been given the name ‘culturomics’. According to Science, the humanities researchers reacted ‘with a mix of excitement and frustration’. Some said that the new tools such as the Ngram Viewer ‘could become extremely useful’. Others saw their use for humanities research as ‘almost embarrassingly crude’. In any case, to stimulate researchers to use Google’s database of books, the company is now giving so-called Digital Humanities Research Awards of $50,000 to those who manage to convince Google of the innovativeness and the feasibility of their research plan.

Automatic idea extraction
The same day the article appeared in Science, the Ngram Viewer was publicly released on the Google Labs website. ‘The Harvard researchers had privileged access,’ says Orwant, ‘but it’s my job to see that nobody needs privileged access in the future. We want to make as much information available as possible to as many people as possible. As we digitise more and more books, the Ngram Viewer will get better and better. But we are not saying to the researchers: “We’re Google. Trust us.” We want to make sure that all data will be available at any time and that researchers ten years from now can verify results using exactly the same data set.’

Asked about his future plans for Google Books, Orwant explains that progress will take place in what he calls the Digital Humanities Stack: extracting more and more meaning from books. The Digital Humanities Stack is an imaginary stack with seven layers of abstraction. The lowest layer consists of the scanned pages. On top of this are the text and the pictures that have to be distinguished on the pages. The third layer consists of the letters, symbols and punctuation that the optical character recognition has to extract from the scanned pages. ‘Thinking about the digital humanities,’ says Orwant, ‘it is Google’s goal that no humanities researcher will have to bother about these basic three layers.’

The next four layers are increasingly harder for computers to interpret. The fourth layer has to do with the structure of the page (such as a table of contents or index), the fifth with the syntax of the text, and the sixth with the meaning: the semantics. ‘And finally,’ says Orwant, ‘on top lies the hardest layer of all for a machine to interpret: the layer of ideas.’ He tells of an exciting thought experiment: ‘Whereas Einstein came up with the theory of relativity on his own, Newton and Leibniz both invented calculus independently, almost simultaneously. Maybe the idea of calculus was in the air? Wouldn’t it be great to investigate whether calculus really was in the air back then by analyzing all the books from that period? Can we find traces in other books as well?’ Extracting ideas from books – and not just easy-to-find facts – would be Orwant’s ultimate dream.

Internet
Google Books: books.google.com
Google Books Ngram Viewer: ngrams.googlelabs.com/
Website about analyzing cultural trends using Google Books: www.culturomics.org
The ‘CATCH to eCATCH’ symposium (May 2011): www.nwo.nl/nwohome.nsf/pages/NWOP_8F7CSG_Eng
Google Awards, including the Digital Humanities Research Awards: research.google.com/university/relations/research_awards.html
Examples of award-winning projects: googleblog.blogspot.com/2010/07/our-commitment-to-digital-humanities.html

Google Books Statistics
The estimated total number of unique books in the world (as of the beginning of 2011):

  • 129 million (with a minimum estimate of 3.1 million Dutch books)

Scanned by Google (as of the beginning of 2011):
  • 15 million books (11.6% of the total), 168,000 of which are in Dutch 
  • 5 billion pages 
  • 2 trillion words 
Google cooperates with (as of the beginning of 2011):
  • more than 40 major libraries 
  • more than 30,000 publishers 
Jon Orwant is Engineering Manager for Google Books, Google Magazines and Google Patents and is responsible for Google’s Digital Humanities Research Award. He is working on Book Search, Patent Search, visualizations and the digital humanities. Orwant holds Bachelor degrees in computer science and cognitive science from the Massachusetts Institute of Technology (MIT). He earned a Master’s degree and a PhD in media arts & sciences, also from MIT. He worked as CTO for O’Reilly & Associates (2000–2002) and as Director of Research at France Telecom (2002–2006). He joined Google Book Search in Boston in 2006. Orwant was a keynote speaker at the ‘CATCH to eCATCH’ symposium in Amsterdam (20 May 2011).