'The Imitation Game' - Een spel op de rand van leven en dood

Op donderdag 8 januari gaat de speelfilm The Imitation Game in Nederland in première, over leven en werk van Alan Turing, pionier van het digitale tijdperk.

In dit filmpje van NPO Wetenschap vertel ik kort over The Imitation Game, gelardeerd met beelden uit de film:



The Imitation Game is een prachtfilm over een imitatiespel op de rand van leven en dood. Ik heb hem bij de perspremière al kunnen zien. Historisch en feitelijk is de film lang niet overal correct (het is geen documentaire maar een speelfilm), maar de grote lijn klopt met de historische werkelijkheid. Eindelijk is er een film die computerpionier en codekraker Alan Turing voor een breed publiek toegankelijk maakt.

Wat is feit en wat is fictie in de film?

Hier leest u mijn artikel voor NPO Wetenschap, en hieronder beluistert u de radio-uitzending van De Kennis van Nu, met filmrecensente Dana Linssen en met mijzelf, onder leiding van Karin van den Boogaert (uitzending van dinsdag 6 januari 2015):



En hier is mijn bijdrage aan het Radio-1-programma De Ochtend (6 januari) over The Imitation Game (klik op de afbeelding voor het beluisteren van het fragment):

Voor het VPRO Radio-1-programma 'Nooit meer slapen' interviewde Floortje Smit me over de film (klik op de afbeelding voor het beluisteren van het fragment):

Wie de echte geschiedenis in al zijn details wil lezen, raad ik de biografie The Enigma van Andrew Hodges aan. Geen gemakkelijke kost, maar wel de beste biografie over Alan Turing - en ook het boek waarop de film is gebaseerd.

"Sometimes it is the people no one imagines anything of who do the things that no one can imagine"

Hier is trouwens een interview van de BBC met de vrouw waarmee Turing korte tijd een verhouding heeft gehad: Joan Clarke (in de film gespeeld door Keira Knightley):



Bluff your way into Alan Turing:

Alan Turing is de pionier van ons digitale tijdperk en de geestelijke vader van de computer. In 1936 bedacht hij een machine − de Turingmachine − die niet alleen kan rekenen, maar alle soorten gedigitaliseerde informatie kan verwerken. Die machine noemen wij nu een computer. Het bedenken van deze machine was Turings belangrijkste bijdrage.

Turing voorspelde de grote rol van software “voor elk bekend proces”: we bouwen niet voor elke taak een nieuwe machine, maar het volstaat om steeds nieuwe software te schrijven die op dezelfde hardware kan draaien. Werp een blik op uw smartphone, laptop of tablet-pc en sta er even bij stil dat het allemaal exotische uitdossingen zijn van een bedrieglijk simpele Turingmachine.

Turings tweede grote bijdrage is het kraken van de Duitse Enigmacodering tijdens de Tweede Wereldoorlog. Deze bijdrage staat centraal in de film The Imitation Game. De Duitsers gebruikten in totaal zo’n twintigduizend Enigmamachines voor het versleuteld verzenden van geheime berichten vanuit alle windstreken. Voor het kraken van de Enigma ontwikkelden Turing en zijn collega’s speciale elektromechanische machines, zogeheten Bombes. In 1942 kraakten Turing en zijn collega’s dankzij de Bombes de Enigmacode van de Duitse onderzeeboten. De Britten ontcijferden zo vele tienduizenden Duitse berichten per maand, wat een belangrijke bijdrage leverde aan de winst op de Duitsers in de strijd op de Atlantische Oceaan. Historici schatten dat het kraken van de Enigma de Tweede Wereldoorlog met twee jaar heeft bekort.

De meeste van Turings tijdgenoten waren alleen geïnteresseerd in de computer als een machine om ingewikkelde rekenproblemen op te lossen. Alan Turing niet. Hij was primair geïnteresseerd in de computer als een instrument om te begrijpen hoe het menselijk brein werkt. Zijn ontdekking van de universele Turingmachine bracht hem geleidelijk op het idee dat een computer in principe alles kan doen wat het menselijk brein ook kan.

In 1950 stelde Turing een test voor die antwoord moest geven op de vraag wanneer we mogen zeggen dat een computer kan denken. In de Turingtest mag je via een toetsenbord en een beeldscherm chatten met een mens en een machine. Je weet echter niet wie wie is. Wanneer je niet binnen vijf minuten in staat bent te onderscheiden wie de mens en wie de machine is, dan is het volgens Turing eerlijk om te zeggen dat de machine kan denken. In juni 2014 heb ik zelf meegedaan aan een officiële Turingtest, de eerste waarvoor een computer officieel is geslaagd.

In 1952 werd Turing opgepakt voor het hebben van een homoseksuele relatie, destijds nog een misdaad in Groot-Brittannië. Hij werd veroordeeld tot een hormoontherapie van een jaar om zijn homoseksualiteit te onderdrukken. Twee jaar later werd Turing dood in zijn bed gevonden. Hoewel een duidelijk motief ontbreekt, heeft hij waarschijnlijk zelfmoord gepleegd door een appel in cyanide te dopen en daar een paar happen uit te nemen. In 2013 verleende de Britse koningin Elizabeth postuum gratie aan Turing.

Het belang van Alan Turing voor onze moderne digitale wereld is net zo gigantisch als die van Albert Einstein voor de natuurkunde.

De afgelopen jaren heb ik een groot dossier aan artikelen, radiobijdragen en lezingen over Alan Turing opgebouwd + natuurlijk mijn boek 'Turings Tango': klik hier voor een overzicht.

Stephen Hawking orakelt als een pseudo-wetenschapper

Op verzoek van Het Parool schreef ik het volgende opiniestuk in reactie op de recente uitspraken van Stephen Hawking over kunstmatige intelligentie (Gepubliceerd vrijdag 5 december 2014 in 'Het Laatste Woord')

Ooit was Stephen Hawking een topnatuurkundige. Door de ernstige neurologische ziekte ALS kwam aan zijn wetenschappelijke carrière helaas veel te vroeg ten einde. De laatste decennia is de aan een rolstoel gekluisterde Stephen Hawking vooral een bedrijf. Een bedrijf dat lezingen en boeken verkoopt. Een bedrijf dat in waarde stijgt wanneer Stephen Hawking zich presenteert als het moderne orakel van Delphi dat zijn licht laat schijnen over de toekomst van de mensheid.

Op 2 december sprak het orakel met zijn bekende computerstem tegenover de BBC over steeds slimmer wordende computers en robots: “De ontwikkeling van kunstmatige intelligentie kan het einde betekenen van de mensheid.” Robots kunnen zich vermenigvuldigen en de wereld overnemen, daar komt het op neer. Een Hollywood-scenario dat uitblinkt door een gebrek aan originaliteit. En waar Hollywood zich elke verdraaiing van de werkelijkheid mag veroorloven, zou Stephen Hawking beter moeten weten.

De feiten zijn glashelder. Ruim zestig jaar na de bouw van de eerste elektronische computers hebben slimme computers en robots onze wereld wel degelijk ingrijpend veranderd. Onze auto’s worden in elkaar gezet door robots. Binnenkort worden we zelf rondgereden door robotauto’s (pas wel op voor de onvermijdelijke fouten van de zelfrijdende auto). Computers gaan artsen helpen bij het stellen van diagnoses en het voorstellen van behandelingen. Door kunstmatige intelligentie zullen snelwegen veiliger worden en artsen minder medische missers maken.

Maar de feiten zijn ook dat geen enkele robot het gezond verstand heeft van een zesjarig kind. En hoewel robots zich in theorie kunnen voortplanten, hebben ze tot nu toe geen aandrang getoond. Onze slimste computers hebben de beste menselijke spelers verslagen met schaken en in de kennisquiz Jeopardy, maar ze leven niet, ze hebben geen bewustzijn, geen persoonlijk leven, geen lichaam en zijn beperkt in hun leervermogen. Daarnaast verbruiken ze ook nog eens driehonderdduizend maal zoveel energie als het menselijk brein.

Volgens de wet van Moore verdubbelt de rekenkracht van computers ongeveer elke twee jaar. De rekenkracht van het menselijk brein neemt echter niet toe. Ergo, zo redeneren mensen als Hawking: kunstmatige intelligentie zal binnen een paar decennia de menselijke intelligentie voorbij streven. Dit argument snijdt geen hout. Menselijke intelligentie is niet equivalent aan het aantal rekenoperaties per seconde. Zolang we onvoldoende begrijpen hoe het menselijk brein bewustzijn creëert, hoe het patronen herkent, hoe het leert en hoe het creatief is, weten we ook niet hoe we menselijke intelligentie in een computerprogramma moeten gieten.

De media smullen van uitspraken zoals die van Stephen Hawking. Maar het merendeel van de wetenschappers op het terrein van kunstmatige intelligentie hoont ze weg. Dat iets in theorie kan, betekent nog lang niet dat iets ook in de praktijk kan. In theorie kan morgen de wereldvrede uitbreken. In theorie kan de mens morgen met 99% van de lichtsnelheid door het heelal reizen. Beide zijn even onwaarschijnlijk. Hetzelfde geldt voor robots die de wereld overnemen.

Hawkings uitspraak leidt de aandacht af van de echt belangrijke vraag: hoe laten we menselijke en kunstmatige intelligentie − die verschillend van karakter zijn − het beste met elkaar samenwerken? Elk kunstmatig intelligent systeem, van de zoekmachine tot de automatische piloot, is nog steeds bedacht en geprogrammeerd door mensen. De mens houdt de supervisie, doet de aanpassingen en ontwerpt de communicatie tussen mens en machine.

Pedro Domingos, een Amerikaanse toponderzoeker op het terrein van de kunstmatige intelligentie, zei ooit: “Iedereen is zo bang dat computers heel slim worden en de wereld overnemen, terwijl de realiteit is dat computers heel dom zijn en de wereld hebben overgenomen. We kunnen geen dag zonder ze; de wereld functioneert niet meer zonder computers. Het zou beter zijn wanneer ze slimmer zouden zijn.”

Wanneer Stephen Hawking zegt dat kunstmatige intelligentie het einde kan inluiden van de mens, dan orakelt hij als een pseudo-wetenschapper. Hoe leggen we in de door ebola getroffen Afrikaanse landen uit dat een ooit vooraanstaand natuurkundige zich nu druk maakt over robots die de mensheid gaan uitroeien?

Homo erectus bewerkte al schelpen

Nederlandse onderzoekers doen een spectaculaire archeologische vondst in Leidse museumcollectie: een schelp met geometrische patronen die minimaal 430.000 jaar oud zijn.

Meer dan honderd jaar lag het onopgemerkt in een Nederlandse museumcollectie, en nu is het pas ontdekt: een schelp die door de voorloper van de moderne mens is gegraveerd met een geometrisch zigzagpatroon. De schelp moet 430.000 tot 540.000 jaar geleden zijn bewerkt op het Indonesische eiland Java. Daarmee is hij vijfmaal zo oud als de oudste tot nu toe gevonden gravering van een geometrisch patroon.

Lees het hele verhaal op NPO Wetenschap.

Wordt het nog wat met Google Glass?

In het radioprogramma De Kennis van Nu sprak ik met gebruikers en kenners van Google Glass. In 2014 had deze slimme bril op de consumentenmarkt moeten komen, maar dat gaat niet lukken.

Wat is er aan de hand? Wil de gewone burger wel een slimme bril? Wat werkt wel en niet goed bij Google Glass?

Marcel Groenen biedt zijn Google Glass op Marktplaats aan. Waarom?

Daphne Horn is fotografe en een van de eerste dragers van een Google Glass in Nederland. Wat zijn haar ervaringen?

Lucien Engelen experimenteert met Glass in het Radboud MC. Hij ziet talloze interessante mogelijkheden.

Yuri van Geest is de Nederlandse ambassadeur van de Singularity University. Hij houdt zich bezig met exponentieel versnellende technologieën.

Tongzoenen voor de wetenschap

Nederlandse onderzoekers van TNO en van de recent geopende Micropia-tentoonstelling in ARTIS hebben onderzocht wat het effect van een tongzoen is op de overdracht van bacteriën van de een op de ander.

Beluister hier mijn bijdrage aan het Radio-1-programma VROEG van 20 november 2014 over de wetenschap achter de tongzoen.

Stuur een souvenir van jezelf naar de maan

De komeetlanding van 12 november heeft zoveel aandacht gekregen dat het weer nieuwe ruimtevaartinitiatieven heeft gestimuleerd. Vandaag werd bekend dat het Britse initiatief Lunar Mission One binnen tien jaar een onbemande robotlander naar de zuidpool van de maan wil sturen, een niet eerder verkend deel van onze naaste buur in de ruimte.

Lees het hele artikel op de website van NPO Wetenschap.

Het beste idee van 2014: De programmeertaal van het leven is uitgebreid

Vandaag is het boek Het beste idee van 2014 verschenen: meer dan honderd wetenschappers, kunstenaars, denkers en ondernemers schrijven over hun beste idee.

Voor dit boek heb ik het volgende mini-essay geschreven:

De programmeertaal van het leven is uitgebreid

DNA is de software van al het leven op aarde. Verander het DNA en je verandert de alg, de bacterie of de mens. DNA is een wenteltrapmolecuul dat bestaat uit slechts vier basismoleculen, aangegeven met de letters A, C, G en T. De gehele erfelijke code van een levensvorm bestaat uit een lang gerekte keten van A-tjes, C-tjes, T-tjes en G-tjes.

Een genetisch gemodificeerde tomaat heeft een iets andere erfelijke code dan een niet-gemodificeerde tomaat, maar zijn code bestaat uit dezelfde basisletters. Is het DNA-molecuul dan zo speciaal? Moet alle leven geschreven worden in vier basisletters?

Het antwoord is nee. In mei van dit jaar lieten Amerikaanse wetenschappers voor het eerst zien dat het mogelijk is het DNA-alfabet uit te breiden met twee nieuwe moleculen, aangegeven met de letters X en Y. Na twintig jaar proberen was het eindelijk gelukt. Een eenvoudige bacterie bleek de nieuwe letters in te bouwen in zijn DNA en ze over te dragen aan zijn nakomelingen. Voor het eerst hebben wetenschappers niet zomaar een nieuw stukje code voor het leven geschreven (zoals bij genetische modificatie), nee, ze hebben de programmeertaal van het leven zelf uitgebreid.

Voorlopig doen X en Y in de bacterie nog niet mee in het maken van eiwitten, zoals de ‘natuurlijke’ genen wel doen. Die eiwitten zijn de werkpaarden in elke biologische cel. Toch lijkt het een kwestie van tijd voordat de uitgebreidere programmeertaal van het leven organismen in staat stelt eiwitten te maken die niet van nature voorkomen. En wie wat wat er dan allemaal mogelijk is. Nieuwe medicijnen en materialen? Sterkere en slimmere organismen?

Het uitbreiden van de programmeertaal van het leven past in een wetenschappelijke trend waarin de verschillen tussen wat levend is en wat niet levend steeds kleiner worden. Genetica-pionier Craig Venter experimenteert al met het idee van een DNA-faxmachine: ontrafel het DNA van een organisme op aarde; stuur de DNA-code bijvoorbeeld naar Mars en laat daar een DNA-bouwmachine het organisme in elkaar zetten. Zo hoeven levensvormen geen lange, dure en gevaarlijke ruimtereizen te maken.

Ook het onderscheid tussen wat ‘natuurlijk’ is en wat ‘onnatuurlijk’ gaat verdwijnen. Je hebt dingen die kunnen volgens de ons bekende natuurwetten maar die de natuur zelf niet doet (bijvoorbeeld IVF), en je hebt dingen die niet kunnen volgens de natuurwetten (tijdreizen). Alles wat kan volgens de natuurwetten kan, zouden we eigenlijk ook ‘natuurlijk’ moeten noemen. De mens helpt het universum een handje bij de exploratie van alle mogelijke toestanden die de wetten van het universum toestaan.

De dilemma's van het betere brein

Talloze technieken om ons brein te verbeteren zijn in aantocht. Maar wat is een ‘beter’ brein? Is het alleen intellectueel beter, of ook sociaal en emotioneel? En wie bepaalt wat ‘beter’ is?

Lees het hele artikel op de website van NPO Wetenschap. Dit artikel is ook gepubliceerd in de VPRO Gids.

Wie dokt er nog 250.000 dollar voor een ruimte-kick?

De crash van SpaceShipTwo betekent opnieuw jarenlange vertraging van de commerciële ruimtevaart.

Op vrijdag 31 oktober ging het compleet mis met een testvlucht van SpaceShipTwo, een commercieel ruimtevaartuig van zakenman en ondernemer Richard Branson. Eén piloot kwam om het leven en één piloot wist zich nog net op tijd met een parachute te redden.

SpaceShipTwo had het begin moeten betekenen van de commerciële ruimtevaart − ruimtevaart die uiteindelijk ook u en ik kunnen betalen.

Wat betekent deze crash voor de commerciële ruimtevaart?

Lees het hele artikel op de website van NPO Wetenschap.

Hier kunt u mijn Radio 1-bijdrage aan het programma VROEG beluisteren over SpaceShipTwo en de commerciële ruimtevaart (klik op de afbeelding):

De dolfijnillusie

In een typisch jaren-zestigexperiment probeerden wetenschappers een dolfijn Engels te leren spreken.

Het is 1965 wanneer de gesjeesde studente Margaret Lovatt gaat werken in een huis met drie dolfijnen op het oostelijke puntje van het Amerikaanse Caribische eiland St. Thomas. Labdirecteur en vooraanstaand intellectueel Gregory Bateson wil er de communicatie tussen dolfijnen bestuderen.

Neurowetenschapper John Lilly heeft hogere ambities: hij wil dolfijnen Engels leren spreken. Margaret raakt in de ban van Lilly’s ambitie. Tweemaal per dag probeert ze de jongste van de drie dolfijnen, Peter, de Engelse taal bij te brengen. Ze schminkt een deel van haar gezicht wit en haar lippen zwart. Zo hoopt ze dat de dolfijn beter ziet hoe zij woorden articuleert: ‘Hello Margaret’ of ‘one, two, three’. Peter doet zijn best om de geluiden te imiteren door lucht uit zijn spuitgat te blazen...

Dit artikel is gepubliceerd in de VPRO Gids #44. Lees het hele artikel op NPO Wetenschap.

Geen bewijs dat computergames brein verbeteren

Wetenschappers schrijven protestbrief tegen overdreven breinclaims.

“Ontworpen door neurowetenschappers” − zo staat vaak bij computergames die specifiek verkocht worden om het brein te verbeteren. De claim is dat zulke computergames het brein slimmer en alerter maken en het leervermogen verbeteren. Ze worden vooral actief gepromoot onder ouderen, bang als velen van hen zijn voor vergeetachtigheid en andere cognitieve achteruitgang.

Al deze claims zijn een doorn in het oog van ruim zeventig internationale neurowetenschappers en psychologen, allen experts op het terrein van de gevolgen van veroudering voor het brein. Op initiatief van het Stanford Center on Longevity en het Max Planck Instituut voor Menselijke Ontwikkeling schreven zij een protestbrief waarin ze stellen dat er geen bewijs is dat computergames het brein van ouderen structureel verbetert.

Lees het volledige artikel op de website van NPO Wetenschap.

Hoe gezichten ons misleiden

Toon me je gezicht en ik zeg je wie je bent…Of vergis ik me?

Mensen hebben een natuurlijke neiging om iemand op basis van zijn of haar gezicht te beoordelen en daar beslissingen op te baseren. Maar helaas is dat op drijfzand gebaseerd.

Beluister hier mijn Radio 1-bijdrage van vanmorgen aan het Vara/BNN-programma VROEG. Klik op de afbeelding op door te gaan naar het radiofragment:

In het plaatje hierboven zie je de stereotype ideeën die mensen hebben bij bepaalde gezichtsuitdrukkingen: A: competentie. B: dominantie. C: extraversie. D: betrouwbaarheid

Als voorbeeld even de eigenschap 'competentie'. Als mensen gaan beoordelen welke gezichten ze competent vinden dan krijg je een statistische verdeling: je hebt een soort gemiddeld competent gezicht, je hebt gezichten die mensen als heel incompetent zien en gezichten die als heel competent worden gezien.

Het gezicht in het midden toont steeds een soort gemiddeld gezicht. Het gezicht links ligt ver onder het gemiddelde (3 standaarddeviaties). Het gezicht rechts ligt ver boven het gemiddelde (3 standaarddeviaties).

Voor € 50,- word je digitaal inwoner van Estland

Estland is daarmee het eerste land dat e-inwonerschap aanbiedt, zonder dat je daar woont. Het e-inwonerschap geeft veilige toegang tot elektronische diensten zoals een bankrekening openen, elektronisch bankieren, een bedrijf oprichten en managen, accounting, online investeren, documenten digitaal ondertekenen en belastingpapieren online beheren. Estland hoopt vooral nieuwe bedrijven en investeerders naar het land te halen. Met het initiatief knabbelt Estland aan het concept van de klassieke natiestaat. Wat zijn de gevolgen wanneer je digitaal actief bent in een land zonder daar fysiek te wonen en te werken?

Wetenschapsjournalist Bennie Mols, die onlangs nog in Estland was, licht het toe in het Radio 1-programma De Ochtend:

Wiskunde is als zuurstof

Wiskunde is diep verweven met alle facetten van ons bestaan. Of zoals de bekende Nederlandse wiskundige Lex Schrijver het eens zei: “Wiskunde is als zuurstof. Als het er is, merk je het niet. Als het er niet zou zijn, merk je dat je niet zonder kunt”.

Om een klein beetje van de wiskunde die we inademen zichtbaar te maken, schreven wetenschapsjournalisten Ionica Smeets en Bennie Mols het boek ‘Succesformules’. De Kennis van Nu sprak met hen onder andere over origamiwiskunde en geneesmiddelen ontwerpen achter de computer.

Klik op de afbeelding hierboven om het gesprek te beluisteren of te bekijken op de website van NPO Wetenschap.

Alzheimer in een bakje maakt snelle medicijntest mogelijk

Steun voor de hypothese dat ‘plaques’ de oorzaak en niet het gevolg van de ziekte van Alzheimer zijn.

Voor het eerst zijn Amerikaanse onderzoekers erin geslaagd om hersencellen in een kweekbakje de ziekte van Alzheimer te laten ontwikkelen. Deze doorbraak is van groot belang om snel en goedkoop potentiële Alzheimer-medicijnen te testen.

Lees het hele artikel op de website van NPO Wetenschap.

Eerste bewijs voor Hawking-straling

Zwarte gaten zijn toch niet helemaal zwart. In ieder geval in een laboratoriumexperiment met een ultrakoude vloeistof.

Israëlische wetenschappers denken dat ze voor het eerst een experimentele aanwijzing hebben gevonden voor het bestaan van Hawking-straling. Na vijf jaar werk lukte het Jeff Steinhauer en collega’s van het Israel Institute of Technology in Haifa om een glimp van Hawking-straling op te vallen. Het zwarte gat verslindt echter geen licht, maar geluid. En het bestaat niet in het heelal, maar in het lab.

Lees het hele artikel op de website van NPO Wetenschap.

Meer machine, meer mens

De afgelopen week beheerste de oprukkende robotisering het nieuws. Minister van Sociale Zaken en Werkgelegenheid Lodewijk Asscher zette de discussie als eerste op scherp. “Robots pikken onze banen in”, riepen alle media een dag later.

We horen nu de hele tijd dat robots mensen vervangen. De samenwerking tussen mensen en robots is echter een onderbelicht maar steeds belangrijker wordend onderwerp.

Beluister hier mijn Radio 1-bijdrage aan het programma VROEG over de rol van de mens in een wereld waarin robots oprukken.

The Big Future of Data toont slimme ICT-toepassingen

Op donderdag 2 oktober organiseerde COMMIT/, de nationaal publiek-private samenwerking op het terrein van ICT-onderzoek, het event The Big Future of Data. In 59 demo’s presenteerden ICT-onderzoekers en de zakelijke projectpartners hun nieuwste resultaten: van een razendsnelle 3D-scantechniek tot een digitale vorm van het kinderspel tikkertje. En van het automatisch testen van software tot het internet van de toekomst.

Lees het hele artikel op de website van CloudWorks.

Nobelprijs Scheikunde 2014 voor super-resolutie microscoop

De Nobelprijs scheikunde 2014 is vandaag toegekend aan de Amerikanen Eric Betzig (1960) en William Moerner (1953), en de Duitser Stefan Hell (1962). Alle drie hebben ze eraan bijgedragen dat wetenschappers tegenwoordig met lichtmicroscopen individuele moleculen in levende cellen kunnen volgen. Hierdoor is microscopie in de laatste tien jaar nanoscopie geworden. En dat opent ook geheel nieuwe mogelijkheden voor de chemie en de biochemie.

Lees het hele artikel op de website van NPO Wetenschap.

Nobelprijs Natuurkunde 2014 voor blauw LED-lampje

De Nobelprijs Natuurkunde 2014 is vandaag toegekend aan de drie Japanse uitvinders van blauwe LED-lampjes (light emitting diodes): Isamu Akasaki (1929), Hiroshi Amano (1960) en Shuji Nakamura (1954, genaturaliseerd tot Amerikaan).

Blauwe LED’s zijn essentieel geweest om wit LED-licht te kunnen maken. En dat witte LED-licht zien we in steeds meer toepassingen om ons heen: van verlichting in huis tot verkeersaanduidingen en autolichten.

Lees het hele artikel over de Nobelprijs Natuurkunde 2014 op de website van NPO Wetenschap.

17 Wiskundige formules die de wereld hebben veranderd

In 2013 schreef wiskundige Ian Stewart het boek 17 Equations that changed the world.

Hier is de lijst met de 17 wiskundige formules die volgens Stewart de wereld hebben veranderd (klik op de afbeelding voor een vergroting van de lijst):

Een uitleg in het Engels van al deze vergelijkingen, vind je hier.

De lijst is een mooie aanvulling op het boek Succesformules - Toepassingen van wiskunde, dat ik samen met Ionica Smeets heb geschreven en dat net is verschenen.

(Met dank aan wiskundige Joost Hulshof, die me wees op de lijst met 17 vergelijkingen).

Robots hebben mensen heel hard nodig

Onze minister van sociale zaken en werkgelegenheid Lodewijk Asscher maakt zich grote zorgen dat robots onze banen gaan inpikken. Maar zo'n vaart gaat het helemaal niet lopen. Zoals al eeuwenlang het geval is verschuift het werk dat mensen doen van karakter door de automatisering.

Beluister hier de uitzending van De Kennis van Nu Radio over het oprukken van robots. Karin van den Boogaert bespreekt met hoogleraar 'ambient robotics' Ben Kröse (UvA) en wetenschapsjournalist Bennie Mols de robotisering van onze samenleving en de zorgen van Lodewijk Asscher.

De logica van een goed gesprek

Wat iemand weet, gelooft en wil, verandert voortdurend in een gesprek.

Dit artikel is gepubliceerd in NRC Handelsblad van vrijdag 26 september 2014

Hoogleraar logica Johan van Benthem is al decennialang een groot inspirator voor studenten en onderzoekers van over de hele wereld. Op vrijdag 26 september nam hij afscheid als universiteitshoogleraar aan de Universiteit van Amsterdam.

Hoe logisch is het dat een logicus op zijn 65e met pensioen moet in Amsterdam, maar wel doorwerkt in de Verenigde Staten en China?

Het is onredelijk, maar wel begrijpelijk. Ik geloof overigens in consistentie, en wereldwijd gaat de regelgeving toe naar het afschaffen van een leeftijdsgrens. Dat is in Amerika en China al zo. Aan de andere kant: in mijn geval heeft het wel iets natuurlijks om in Amsterdam met emeritaat te gaan. Het Institute for Logic, Language and Computation dat ik hier heb opgezet, floreert. En om wetenschap succesvol te laten zijn, is het goed dat pioniers zich niet te veel bemoeien met wat ze in gang hebben gezet.

In uw afscheidsrede noemt u logica het immuunsysteem van de geest. Wat bedoelt u daarmee?

Stel, je bent gezond, maar loopt opeens een verkoudheidsvirus op. Dan komt je immuunsysteem in actie om die verstoring van je gezondheid te corrigeren. Vergelijk dat eens met de discussie die je met iemand voert. Je interpreteert af en toe informatie verkeerd. Je maakt af een toe een fout in een redenering. Maar tijdens de discussie herstel je die fouten voortdurend. Als logicus bestudeer ik niet alleen wat al correct is, maar ook welke intelligente correctiemechanismen we hebben.

Dat klinkt veel dynamischer dan wat de meeste mensen zich bij logica zullen voorstellen, want dat is eerder statisch…

Om de vergelijking met lichaam en geest nog even door te trekken: het klassieke logische ideaal is dan dat je eeuwig en altijd gezond bent. Maar zo zit het menselijk lichaam niet in elkaar. De kracht zit er juist in dat ons lichaam dankzij het immuunsysteem juist ook kan functioneren in situaties waarin het misgaat. Ik denk dat onze geest ook zo in elkaar zit. Bij elke conversatie stroomt er informatie van allerlei aard heen en weer tussen mensen. De dynamische logica die ik beoefen, beschrijft die conversatie als rekenstappen die passen in strategisch gedrag. De centrale vraag is steeds: hoe verandert na elke informatie-uitwisseling wat mensen weten, geloven en willen?

Wat fascineert een logicus in een gewoon menselijk gesprek?

De feitelijke communicatie tussen mensen is vele malen complexer dan wat de klassieke logica oplost. Stel, dit is een sollicitatiegesprek, en ik solliciteer bij jou. Dan moet ik eigenlijk een contradictie proberen over te brengen. Aan de ene kant moet ik laten zien dat ik ongelofelijk capabel ben, dat ik een duidelijk plan heb en dat je naar mij helemaal geen omkijken hebt. Aan de andere kant moet ik ook laten merken dat ik volledig open ben, elke suggestie van jou zal aanvaarden en dat ik geen enkele bedreiging vorm voor jouw autoriteit. Dat is een contradictie, maar wanneer het gesprek goed verloopt, dan vinden we een balans tussen beide kanten. Om dezelfde reden zeg ik wel eens dat het schrijven van een goede sollicitatiebrief een orde-grootte moeilijker is dan het schrijven van een wiskundig bewijs.

Kunt u zelf nog wel een normaal gesprek voeren zonder in uw achterhoofd na te denken over de logische structuur ervan?

Soms denk ik inderdaad tijdens een gesprek ook na over de logica erachter. Dat probeer ik dan wel te verbergen, want als het zou opvallen, dan irriteert dat natuurlijk mateloos.

Wat is eigenlijk het maatschappelijke nut van logica?

Toen ik in de jaren zestig werd gegrepen door de exacte manier waarop je kunt nadenken over menselijk redeneren, was ik totaal niet geïnteresseerd in toepassingen van de logica. Ik werd er zelf een beter mens van en dat vond ik al nut genoeg. Daarna raakte ik geïnteresseerd in onderwijs geven en vond ik het opleiden van hele generaties studenten een belangrijke maatschappelijke bijdrage.

Maar hoe zit het met concrete toepassingen?

De logica kan bijvoorbeeld bijdragen aan de feitelijke verbetering van het maatschappelijk debat. Het geven van likes en dislikes op internet wordt steeds vaker gebruikt om opinies te peilen over een kwestie. Een belangrijk probleem is dat je de achterliggende redenen niet ziet, terwijl die veel belangrijker zijn. Nu heeft een collega van mij een bedrijf in Frankrijk opgericht dat zulke debatten analyseert en organiseert en probeert om de cultuur van het geven van redenen te versterken. Het type dynamische logica dat ik ontwikkel, kan daaraan bijdragen, en je kunt het ook toepassen op de interacties tussen mensen en computers, die een steeds belangrijkere rol spelen in onze samenleving.

In veel discussies, zowel privé als maatschappelijk, lijkt emotie vaak een belangrijkere rol te spelen dan rationele argumentatie. Hoe kijkt u daar als logicus tegenaan?

Als een menselijk gesprek goed verloopt, dan is er een soort emotionele resonantie tussen twee mensen. We weten ook dat als die emotionele resonantie niet plaatsvindt, de informatieoverdracht vaak mis gaat, terwijl dat strikt logisch gezien niet zou hoeven. Emotie is natuurlijk belangrijk, maar onderschat het redeneren niet. Stel, een man komt ’s avonds laat thuis en zijn vrouw vindt lippenstift op de kraag van zijn overhemd. In een flits komen dan de waarneming, de redenering en de emotie samen!

Wat vonden uw ouders van logica als uw levensbestemming?

In eerste instantie waren ze teleurgesteld. Mijn vader was in zijn hart kunstzinnig en had gehoopt dat ik schrijver zou worden. Mijn moeder was destijds nog godsdienstig en hoopte dat ik dominee zou worden, of anders zendeling.

En uiteindelijk werd u een zendeling in de kunst van het redeneren…

Haha, dank voor deze vraag. Ja, misschien heb ik mijn ouders toch niet zo teleurgesteld als ik in eerste instantie dacht.


[cv]
Prof. dr. Johan van Benthem (1949) is sinds 1986 aan de Universiteit van Amsterdam hoogleraar logica en haar toepassingen, in het bijzonder in de informatie- en cognitiewetenschappen (sinds 2003 als universiteitshoogleraar). Sinds 1991 doceert hij ook aan de Stanford University (VS) en sinds 2008 aan de Tsinghua University in Beijing (China). In 1996 won hij de NWO Spinozapremie, de hoogste wetenschappelijke onderscheiding in Nederland.

Waarover gaat de logica?
Logica is de studie van het redeneren. De traditionele logica gaat vooral over de correctheid van redeneringen. In de 20e eeuw heeft de logica echter rijkere raakvlakken gekregen met de wiskunde, de wijsbegeerte, de taalkunde, de informatica en de kunstmatige intelligentie. Meer recent leggen logici ook steeds meer contacten met de economie, de psychologie, het recht, en de cognitiewetenschappen.

Aards water is ouder dan de Zon

Water komt volop voor in ons zonnestelsel: niet alleen op aarde, maar ook in kometen, meteorieten en op ijzige manen van reuzenplaneten. Daarnaast heeft water zijn sporen nagelaten in mineralen die op de maan en op Mars voorkomen. Amerikaanse wetenschappers hebben nu in Science de eerste aanwijzingen gepresenteerd dat een deel van het water in ons zonnestelsel er al geweest moet zijn zelfs voordat de Zon werd gevormd.

Lees het hele artikel op de website van NPO Wetenschap.

Net verschenen: het boek 'Succesformules - Toepassingen van Wiskunde'

Vandaag is het boek 'Succesformules - Toepassingen van wiskunde' van Ionica Smeets en Bennie Mols verschenen.

In 36 korte hoofdstukken in een aantrekkelijk vormgegeven boek laten auteurs Bennie Mols en Ionica Smeets zien hoe wiskunde succes boekt op terreinen als economie, geneeskunde, misdaadbestrijding, logistiek, sport en kunst. Daarnaast vertellen acht invloedrijke Nederlanders, waaronder Alexander Rinnooy Kan, Jeroen van der Veer en Louise Gunning over de rol van wiskunde in hun vak en persoonlijke leven. Het boek is met name geschikt om op een laagdrempelige manier de brede toepasbaarheid van wiskunde te laten zien.

Het boek is op maandag 22 september gepresenteerd bij de opening van de NEMO-tentoonstelling "Wereld van Vormen" en wordt wijd verspreid onder universiteiten, middelbare scholen, politici, media en andere geïnteresseerden. 'Succesformules' telt 108 pagina's en is hier gratis te downloaden of in print te bestellen via dit formulier.

Te veel topspelers maakt voetbalteam juist zwakker

In eerste instantie zou je denken dat een nationaal voetbalteam steeds beter wordt naarmate er meer topspelers in spelen. Verrassenderwijs gaat dat echter alleen maar op tot een bepaald maximum: een nationaal voetbalteam wordt steeds beter tot ongeveer 70% van de teamleden toppers zijn (16 van de 23 WK-selectiespelers). Maar voeg je hier nog meer topspelers aan toe, dan gaat het nationale team statistisch gezien juist slechter presteren.

Lees het hele artikel op de website van NPO Wetenschap.

Beluister hier mijn bijdrage aan het Radio 1-programma Radio Brasil van 5 juli 2014 (tijdens het WK Voetbal). Het gesprek begint bij tijdcode 2:49:10.

Waarom moorden chimpansees? Nee, dat komt niet door de mens.

2014 is wereldwijd een bloedig jaar. Mensen vermoorden elkaar in Oekraïne, Syrië, Irak en Afghanistan, om maar een paar plekken te noemen. Is alleen de mens zo slecht, of is dit soort moorddadig gedrag verankerd in de evolutie? Om daar achter te komen moeten we kijken naar dieren die het meest aan ons verwant zijn: de mensapen.

We weten al lang dat chimpansees soms moorden. Maar waarom ze dat doen was nog onopgelost. De ene groep onderzoekers zei dat chimps alleen moorden door invloed van de mens. De andere groep onderzoekers zei dat ze dat van nature doen. Een artikel in wetenschappelijk tijdschrift Nature van deze week geeft het sterkste bewijs dat chimpansees van nature kunnen moorden, en niet door de mens.

Beluister hier mijn bijdrage aan het Radio 1-programma VROEG.

Dr. Watson - Supercomputer als arts-assistent

Supercomputer Watson, ontwikkeld door IBM, won drie jaar geleden de Amerikaanse tv-quiz Jeopardy. Nu is hij omgeschoold om artsen te helpen sneller en gebaseerd op meer informatie een diagnose te stellen en een behandelmethode te bepalen. 

                Credit: IBM

Dit artikel is verschenen in De Ingenieur, september 2014

De hoeveelheid medische informatie verdubbelt elke vijf jaar. Dan gaat het in de eerste plaats om medische vakliteratuur en resultaten van klinische trials, maar ook scans, foto’s en elektronische patiëntengegevens. Geen arts die al deze informatie nog volledig in zich op kan nemen. Maar een computer die thuis is in de medische wereld en ook nog onze taal begrijpt, kan een arts helpen om die explosief groeiende hoeveelheid informatie te schiften, te evalueren en te interpreteren. En dat is precies het idee achter IBM Watson als gezondheidsexpert.

IBM’s Watson won begin 2011 de Amerikaanse tv-quiz Jeopardy. Watson verpletterde de twee beste menselijke spelers uit de historie van deze moeilijke kennisquiz. Voor het eerst was er een machine die gecompliceerde menselijke taal, inclusief alle uitdrukkingen begreep en ook nog razendsnel antwoorden gaf.

Voor IBM was Jeopardy niet meer dan een showcase, maar wel een uitdagende en tot de verbeelding sprekend. Het bedrijf zag in Watson van begin af aan al een rol als expert in uiteenlopende domeinen zoals gezondheidszorg, detailhandel, financiële wereld en de wereld van olie- en gasexploratie. Gezondheidszorg werd het eerste speerpunt.

Rijp voor de markt

Marc Teerlink is Chief Business Strategist van de IBM Watson Group. Hij is opgeleid als psycholoog en laat zijn licht schijnen over de rol van Watson in de gezondheidszorg van de nabije toekomst. 

“Na Jeopardy zijn we twee jaar lang bezig geweest om Watson om te scholen tot gezondheidsexpert”, vertelt Teerlink. “Daarbij stonden we voor talloze nieuwe uitdagingen, die moeilijker waren dan bij Jeopardy. Welke soorten data moet Watson evalueren? Hoe betrouwbaar zijn die data? Is klinische trial X wel even betrouwbaar als klinische trial Y? Hoe zorgen we ervoor dat twee verschillende gezondheidsinstellingen gegevens met elkaar kunnen combineren zodat uiteindelijk de patiënten er beter van worden? Hoe maken we Watson als dienst geschikt voor elk mobiel platform?”

In de afgelopen twee jaar heeft IBM de eerste vijftien klanten aan zich weten te binden. Het zijn geen klanten die zomaar software kopen, maar klanten waarmee IBM een partnerschap aangaat. Twee van die klanten zijn Memorial Sloan Kettering in New York en het University of Texas MD Anderson Cancer Center, beide behorende bij de top van de Amerikaanse kankercentra.

Memorial Sloan Kettering stelde 25.000 patiëntencasussen aan IBM beschikbaar. “Prachtig natuurlijk”, zegt Teerlink, “maar vervolgens heb je wel menselijke experts nodig om die casussen te evalueren. Heeft Watson het wel goed begrepen? En wat moet je doen als twintig artsen zeggen dat Watson het goed doet, maar vijf artsen zeggen dat Watson het verkeerd doet? Watson leert door interactie met artsen. Officieel hebben deze kankercentra nu nog een pilotversie van Watson, maar we zijn de pilotfase bijna voorbij. Begin dit jaar hebben we geconcludeerd: we weten nu hoe we er een praktische dienst van kunnen maken.”

Een van de ervaren artsen die meehielp om Watsons aanbevelingen te evalueren was professor Herbert Chase van Columbia University (VS). Teerlink vertelt hoe Chase er dankzij Watson achter kwam dat hij zelf, ondanks zijn enorme ervaring, bij een patiënte de ziekte van Lyme over het hoofd had gezien. Zelfs de beste menselijke artsen maken fouten, soms omdat ze vooroordelen hebben, soms omdat ze gewoon niet alle beschikbare informatie kunnen overzien. Watson kan in de orde van honderd miljoen pagina’s medische informatie per seconde lezen. Een menselijke arts krijgt dat nooit voor elkaar. “Natuurlijk blijft het de arts die de beslissing neemt, maar Watson ondersteunt hem daarbij”, zegt Teerlink. “Het mooie van Watson is dat hij altijd de bronnen laat zien waarop hij zijn aanbevelingen baseert. En die bronnen kan de arts dan weer checken.”

                Credit: IBM

Watson denkt in de Cloud

De gebruiker kan Watson straks aanroepen via willekeurig welke apparaat, van pc tot smartphone. Centraal in Watson staan drie vaardigheden: het begrijpen van taal; het leren van gebruikers, van nieuwe informatie en van eerdere interacties; en tenslotte het genereren van hypotheses over diagnoses of behandelingen. “Watson als dienst werkt tot nu toe alleen nog voor de Engelse taal”, zegt Teerlink. “We werken aan andere talen, maar dat gaat nog een tijdje duren. Wat betreft het Nederlands kan ik op dit moment alleen maar zeggen dat Watson wel al met Nederlandstalige bronnen kan werken. Aan de interactie in vragen en antwoorden in het Nederlands werken we nog. Hou dit najaar maar onze nieuwsberichten in de gaten.”

Zoals altijd met nieuwe technologie kent ook de gezondheidszorg early adopters en late adopters. Teerlink: “Hoe meer we Watson gaan uitrollen, hoe meer we tegen de late adopters aan lopen. Er is een groep artsen en specialisten die ongelofelijk positief is. Maar er is ook een sceptische groep. Sommigen maken zich zorgen om hun eigen rol als expert. Anderen maken zich zorgen om de data.”

Wat de eerste zorg betreft, is het duidelijk dat het uitrollen van Watson vraagt om een andere training van artsen. De rol van de machine in het bijhouden en vergelijken van medische informatie wordt steeds groter. Dat betekent dat artsen minder uit het hoofd zullen hoeven te leren en minder zelf op zoek hoeven te gaan naar informatie. Maar ze zullen nog steeds de waarde van Watsons aanbevelingen moeten beoordelen. En ze zullen die aanbevelingen zo goed mogelijk moeten integreren in het complexe medische beslissingsproces.

Wat betreft de tweede zorg, dwingen de nieuwe mogelijkheden van Watson om na te denken over ethische kwesties rond het delen van data, zegt Teerlink. “Watson als gezondheidsexpert is een cloud-gebaseerde dienst. Op verschillende geografische locaties zullen servers staan. Sommige data zullen Europa niet mogen verlaten, terwijl andere data de VS niet uit mogen. De waarde van data zal toenemen en dat zal er weer voor zorgen dat een nieuw type functie in de medische wereld ontstaat: die van chief data officer.”

Cognitieve technologie

Medische expertsystemen worden al sinds de jaren zeventig ontwikkeld. Maar decennialang waren ze alleen maar gebaseerd op steeds ingewikkelder wordende ‘als-dan’-regels. Dat bleek onvoldoende. Veel te vaak waren er uitzonderingen. Dankzij de nieuwste taaltechnologie en de nieuwste automatisch lerende technieken, worden medische expertsystemen zoals Watson eindelijk een aanwinst voor de gezondheidszorg. Nu gaat het om cognitieve expertsystemen, die een deel van de menselijke cognitie zoals taalvermogen, redeneervermogen en lerend vermogen op de computer nabootsen.

Teerlink hoopt dat artsen en verplegend personeel meer tijd gaan hebben voor menselijke aandacht omdat machines steeds meer van de informatieverwerking gaan doen. “Ik hoop dat cognitieve technologie over vijf tot tien jaar gemeengoed is geworden. Mijn droom is dat de markt inziet dat vermenselijking van technologie essentieel is. Als je technologie moeilijker maakt, moet je het ook vermenselijken. Let wel, ik zou nooit willen dat cognitieve technologie het hele beslissingsproces overneemt. Waar ik voor pleit, en dat is ook het principe van IBM: always show the evidence. Watson toont de gebruiker waar hij zijn kennis vandaan heeft gehaald en hoe betrouwbaar hij zijn antwoorden inschat. We moeten ons echter wel blijven realiseren dat hoe meer onze samenlevens draait om informatie, hoe meer eisen gesteld worden aan ons eigen kritische denken.”





[kader:]
Watson maakt de arts slimmer
De overvloed aan medische informatie blijkt uit de volgende cijfers:

13.000 ziekten, syndromen en verwondingen
6.000 medicijnen
4.000 procedures voor medische handelingen en operaties
honderden richtlijnen
meer dan 10.000 ‘datapunten’ in het elektronisch patiëntendossier van een ‘gemiddelde’ patiënt

Dankzij een combinatie van het begrijpen van taal, het leren van interactie met artsen en patiënten en het genereren van hypothesen over diagnose of behandeling kan IBM Watson deze overvloed aan medische informatie te lijf gaan. Arts en Watson samen zijn dan een stuk slimmer dan ieder van hen afzonderlijk. Nog verder in de toekomst wil IBM Watson ook laten leren van medische beeldinformatie zoals scans en hartfilmpjes, en van andere zintuiglijke informatie zoals geluid, reuk, smaak en tast.

Internet
IBM Watson
TED-lezing door Marc Teerlink over Watson als gezondheidsexpert
TED-lezing van Herbert Chase over Watson als gezondheidsexpert

Het genoom van de koffieplant is ontrafeld

Elke seconde drinken mensen wereldwijd 26.000 kopjes koffie. We houden van de smaak, maar we gebruiken vooral de cafeïne uit de koffie om ’s ochtends wakker te worden, voor een opkikker overdag of om ’s avonds lekker lang te kunnen doorwerken. Cafeïne is de meest gebruikte drug. Afgelopen week werd het genoom van de koffieplant ontrafeld.

Beluister hier mijn Radio-1 bijdrage aan het programma VROEG.

Komeetlanding wordt harde dobber

Komeet 67/P is veel ruwer dan gedacht. Dat maakt de komeetlanding in november een dubbeltje op zijn kant. Lees het hele artikel op NPO Wetenschap.

Het belang van landverdamping

Hoeveel van de neerslag komt van verdamping uit oceanen en hoeveel van verdamping van het land? Een Delftse promovendus vond het antwoord. Lees het hele artikel op NPO Wetenschap.

Alle ins en outs van de wet van Moore

Sommige wetenschappers wacht eeuwige roem. Zij verbinden hun naam aan een wet, een principe of een stelling. Wat deden zij en wat is hun werk nu nog waard? De NTR-radio Zomerserie ‘Op de schouders van reuzen’ gaat over wetenschappelijke grootheden en hun hedendaagse opvolgers.

Op maandag 25 augustus stond 'De wet van Moore' centraal. Jos Benschop, senior vice president technologie bij ASML, en ik waren te gast om over heden, verleden en toekomst van de wet van Moore te praten.

Beluister hier de hele uitzending.

Hieronder zet ik de belangrijkste ins en outs van de wet van Moore op een rij:

Wat is de wet van Moore?

Gorden Moore, mede-oprichter van chipfabrikant Intel, voorspelde in 1975 dat ongeveer elke twee jaar het aantal transistoren op een chip verdubbelde. Hij deed dat op basis van observaties. (Sommigen zeggen elke 18 maanden, maar Moore zelf heeft het altijd over twee jaar.) Hierdoor zouden computers elke twee jaar tweemaal zo snel worden.

Wat Moore oorspronkelijk als een beschrijving had bedoeld, werd meer en meer een voorspelling die de chipindustrie voortdreef. Die voorspelling is in de afgelopen vijf decennia redelijk juist gebleken, deels omdat de ‘wet’ voor chipfabrikanten een doel op zichzelf werd: een self-fulfilling prophecy dus.

Waarom is de wet van Moore belangrijk?

De wet van Moore is de drijvende kracht achter de belangrijkste technologische en sociale veranderingen van eind 20e/begin 21e eeuw: toepassingen van computer en internet.

Nice to know

Twee Nobelprijswinnende uitvindingen liggen aan de basis van de wet van Moore: de transistor en de chip.

De transistor werd in 1947 uitgevonden door Bardeen, Brattain en Shockley. Nobelprijs Natuurkunde 1956. De transistor is een elektronische 0/1-schakelaar gemaakt van silicium. Hiermee werd de miniaturisatie van de computer mogelijk. Grote voordeel van de transistor: hij kan tegen een stootje, gaat lang mee en is klein en goedkoop te maken. Het 0/1-karakter van de transistor maakt het rekenen intrinsiek digitaal.

In 1958 werd op basis van die transistor de eerste chip gebouwd: een geïntegreerd circuit: alle componenten van een elektronische schakeling zijn geïntegreerd gefabriceerd op een plakje silicium. Uitvinding van Kilby en Noice. Nobelprijs Natuurkunde 2000 voor Jack Kilby.

Hoe lang blijft de wet nog geldig?

Naar verwachting nog 10-20 jaar, maar niemand weet dat precies. Het is de ‘billion dollar question’. Duidelijk is wel dat er een natuurkundige limiet is. We kunnen geen dingen kleiner dan atomen maken. En op een gegeven moment worden componenten zo klein dat kwantumeffecten roet in het eten gaan gooien. Hoe kleiner je transistoren maakt, hoe onbetrouwbaarder ze worden. Verder is het maken van computerchips beperkt door hoe precies je met licht op een siliciumschijf kunt schrijven. Nu is het minimum iets in de orde van 23 nanometer, maar voor de meeste commerciële chips een stuk meer.

Nederland is heel belangrijk als het gaat om het in stand houden van de wet van Moore

Het Nederlandse hightechbedrijf ASML(Veldhoven) is de grootste producent ter wereld van machines die computerchips op siliciumschijven printen. Grote chipfabrikanten zoals Intel, Samsung en TSMC gebruiken ASML-machines om hun eigen computerchips te fabriceren. Deze chips zitten in bijvoorbeeld de nieuwste iPhones en iPads.

De wet van Moore gaat alleen maar over hardware. Een computer is toch meer dan alleen hardware?

Natuurlijk. De ontwikkeling van computers vindt plaats langs drie lijnen: hardware, software en computerarchitectuur. Helaas is er geen wet van Moore voor software. Sterker nog, volgens de wet van Wirth wordt software sneller langzamer dan hardware sneller wordt. Dat computerchips elke twee jaar tweemaal zo snel worden, betekent dan ook niet dat we het werk dat we met een computer doen tweemaal zo snel kunnen uitvoeren.

Lang niet altijd is sneller rekenen nodig voor nieuwe innovaties

Veel apparaten - van mobiele telefoons tot wasmachines en stofzuigers hebben een chip - maar die hoeft lang niet altijd ingewikkeld en razendsnel te zijn. Chips in een auto moeten vooral superbetrouwbaar zijn en heel robuust. Voor mobieltjes is het vooral van belang dat de chips ruisvrij zijn en goed met analoge signalen kunnen omgaan.

Digitale computers zijn - met dank aan de wet van Moore - zeer succesvol, maar hebben toch een paar fundamentele problemen. Naarmate we dichter bij het einde van de wet van Moore komen, gaan we daar steeds meer tegenaan lopen:

1. energie: een supercomputer verbruikt al snel enkele megawatt aan energie, terwijl het menselijk brein slechts twintig watt verbruikt 
2. software: vooral voor rekentaken waarbij massaal parallel gerekend moet worden, wordt de software een steeds groter probleem. 
3. betrouwbaarheid: Transistoren die steeds kleiner worden, worden ook steeds onbetrouwbaarder. 
4. snelheid: een computersimulatie van een biologisch proces verloopt zelfs op de snelste supercomputer typisch een factor honderd tot duizend trager dan het biologische equivalent. 
5. compactheid: een supercomputer is een onhandig groot bakbeest vergeleken met het compacte menselijke brein van anderhalve liter. 

Deze beperkingen zijn de reden dat analoge computers een terugkeer aan het maken zijn:

In principe kan een digitale computer alles wat een analoge computer ook kan. Maar of de digitale computer dat ook in de praktijk voor elkaar krijgt, daarop weet niemand nog een antwoord. Het zou heel goed kunnen dat de digitale computer de massale parallelle informatieverwerking zoals het brein dat doet, niet binnen afzienbare tijd voor elkaar krijgt.

Wet van Moore gaat al een tijd niet meer op voor de computerprestaties als geheel 

De huidige generatie computers gebruikt meerdere chips naast elkaar. Twee chips verdubbelt het aantal transistoren, maar dat geldt lang niet voor de rekenprestatie.

Volgens futurist Ray Kurzweil leidt de wet van Moore tot de Singulariteit: het moment waarop computers slimmer zijn geworden dan mensen. Volgens Kurzweil gebeurt dat rond 2035. Hoe realistisch is dit?

Kurzweil betoogt dat alle technologische of evolutionaire vooruitgang exponentieel snel verloopt, waardoor de tijd tussen twee opeenvolgende doorbraken steeds korter wordt; bijvoorbeeld twee miljard jaar van het allereerste leven tot het ontstaan van cellen, en maar veertien jaar van de eerste pc tot het World Wide Web. De wet van Moore is voor Kurzweil een speciaal geval van deze veel algemenere wet van versnellende technologische doorbraken. 

Kurzweil betoogt dat de exponentiële toename van de rekensnelheid van computers onvermijdelijk leidt tot het moment waarop machines slimmer worden dan mensen: “Wij moeten beseffen dat onze aangeboren, biologische intelligentie vast ligt. De mensheid als geheel moet het doen met 1026 rekenoperaties per seconde, en wij zijn spoedig met tien miljard mensen. Over vijftig jaar zal de biologische intelligentie van de mensheid nog steeds ruwweg even groot zijn. Kunstmatige intelligentie haalt vandaag de dag een miljoen maal minder dan die 10^26 rekenoperaties per seconde, maar groeit wel exponentieel. Hoewel het dus lijkt alsof de menselijke intelligentie domineert, wat nu ook nog zo is, zal de kunstmatige intelligentie de menselijke intelligentie rond 2030 inhalen en haar daarna voorbij schieten.”

De Singulariteit heeft veel weg van technoreligie. Het is vooral een geloof. Bomen groeien echter nooit tot de hemel. Ik zie de Singulariteit vooral als een provocerend idee. Een leuk gedachte-experiment zonder veel werkelijkheidszin.

Argumenten tegen de Singulariteit:

1. Wet van Moore is observatie, geen natuurwet. Hoewel Kurzweil denkt dat het massaal parallel rekenen op moleculair niveau in driedimensionale chips het leven van de wet van Moore met vele decennia gaat verlengen, is het maar de vraag in hoeverre dat gaat gebeuren. 
2. Wet van Moore gaat al niet meer op voor de computerprestaties als geheel 
3. Wet van Moore is geen panacé voor alles: zie bv. chaotische karakter van het weer. Welke netwerken van genen zijn op welke plek in het brein en voor welke functies belangrijk? Hoe zorgen lokale netwerken van hersencellen ervoor dat wij kleuren waarnemen? Hoe zorgen globale netwerken van hersencellen ervoor dat wij ons bewust zijn? Allemaal nog onopgeloste vragen. 
4. Het aantal rekenoperaties per seconde heeft wel iets te maken met intelligentie, maar menselijke intelligentie is zeker niet equivalent aan, of zelfs maar evenredig met, het aantal rekenoperaties per seconde. De supercomputers Deep Blue en Watson voeren veel meer rekenoperaties per seconde uit dan respectievelijk Garry Kasparov en Ken Jennings, maar dat betekent helemaal niet dat ze intelligenter zijn dan hun menselijke opponenten. 
5. Iets wat theoretisch mogelijk is, hoeft nog lang niet praktisch mogelijk te zijn. 
6. Lichaam en geest kun je niet uit elkaar trekken. geest wordt geproduceerd door het brein en dat is een integraal onderdeel van het lichaam (embodied cognition) 
7. Fundamentele wetenschappelijke vragen, of ze nu gaan over weer en klimaat of over brein en heelal worden niet opgelost door snellere computers of door computers met een groter geheugen, maar door slimme wetenschappelijke experimenten en theorieën, door menselijke creativiteit. Het verloop van deze wetenschappelijke ontwikkelingen is nog onvoorspelbaarder dan de beurskoersen. 

Veel wetenschappers van naam en faam vinden de Singulariteit niet meer dan een provocerend idee, maar volkomen onrealistisch. Interessant is dat ook Gordon Moore totaal niet gelooft in de Singulariteit.

Is het brein een computer?

Nee, dat is een slechte metafoor. Er zijn heel veel verschillen tussen brein en computer:

1. Het brein kent geen onderscheid tussen hardware en software 
2. Het brein kent zelforganisatie, zelfreparatie en groei 
3. Het brein is verbonden met een lichaam 
4. Het brein staat continu in verbinding met de buitenwereld 
5. Het brein functioneert op een gigantische parallelle en niet-modulaire manier 
6. Het brein heeft geen adresseerbaar geheugen 
7. Het brein heeft geen systeemklok 
8. Het brein is geen verzameling identieke logische schakelaars 
9. Het brein werkt analoog 
10. Het brein is zeer energie-efficiënt 

Waar computers veel beter in zijn dan menselijk brein:

1. Supersnel en feilloos rekenen

2. Enorm groot en feilloos geheugen

3. Razendsnel zoeken in grote databergen

4. Onvermoeibaarheid

5. Goed in exacte feiten

6. Geen last van psychologische belemmeringen

Waar computers (vooralsnog) slechter in zijn dan menselijk brein:

1. Leren

2. Patroonherkenning en -interpretatie

3. Cognitie die geworteld is in lichamelijkheid (taal is niet alles)

4. Sociaal-emotionele intelligentie (lichaamstaal, oogcontact)

5. Vaagheden, ambiguïteiten, onzekerheden, verrassingen

6. Multifunctionaliteit

7. Creativiteit

Kunnen we het brein op een computer simuleren?

Dat ligt er aan wat je onder simuleren verstaat. Een computer die een aantal cognitieve taken uitvoert die enigszins lijken op wat het brein doet, dat lukt nu al. Maar dat is nog heel ver weg van het exact biologisch simuleren. De energie die een supercomputer nu nodig heeft om informatie van de ene gesimuleerde hersencel naar de andere gesimuleerde hersencel te sturen is honderdmiljoen maal een miljoen keer (een 1 met 14 nullen) zo veel als in onze hersenen.

Hoe gaat het verder na de wet van Moore? 

1. driedimensionale chips - nog onduidelijk hoe we die moeten maken. Warmte-ontwikkeling is een probleem. 
2. optische computers 
3. kwantumcomputers 
4. biocomputers: rekenen op basis van DNA of RNA (blijkt in de praktijk nogal inefficiënt)
5. neuromorphic computing: analoge computers gebaseerd op architectuur van het brein. geen onderscheid meer tussen rekeneenheid en geheugen. 

Niemand weet hoe computers er over 50 jaar zullen uitzien…
 

Why I love the ‘leave-me-alone’ box

We humans are programmed by nature:

IF (the telephone rings) OR (an e-mail arrives) OR (a text message pops up)

{Somebody wants to catch the attention of your universe}

THEN you behave like Pavlov’s dog

{In the Digital Age we have all become Pavlovian information dogs}

STOP

But then your conscious you interrupts your unconscious you and you think: “leave me alone”.

Do you know that this feeling has been materialized in the brilliantly simple ‘leave-me-alone’ box?

Machines are built to perform useful tasks. Not so for the ‘leave-me-alone’ box. All it does when you switch it on…is to switch itself off. And it does this in a beautiful mechanical way: a small hammer pushes the switch back to the off-mode. Here you can see it at work:

When the first computers were just being born − in the 1950’s − artificial intelligence pioneer Marvin Minsky came up with the idea for this box. In 1952 he wanted to call it the ‘The ultimate machine’. 'Ultimate', because it’s the simplest ‘digital’ machine that does something, but what is does is also the simplest thing: namely to turn itself off.

Additional beauty: the ‘digital’ machine does this in a mechanical (so analog) way.

As we humans love to anthropomorphize our machines, somebody named it the ‘leave-me-alone’ box. The rest is history. YouTube-views of only the previous video reaches over ten million. Geeks love the ‘leave-me-alone’ box.

Over the decades people have built their own versions of the ‘leave-me-alone’ box. Here you can find ten bizarre useless machine. And this is a great one built with LEGO:



But nothing beats the most naked version of the ‘leave-me-alone’ box:

0 stays 0. Forever.

Turn the machine to state 1 (ON), and 1 turns into 0 (OFF) right away: “leave me alone”. A digital universe with 0 as the only stable state of mind.

No machine can be more Zen than the ‘leave-me-alone’ box.

WK-finales: voetbal is een intervalsport geworden

Vorig jaar maakten twee Australische gezondheidswetenschappers een kwantitatieve analyse van de evolutie van het voetbal aan de hand van twaalf WK-finales die tussen 1966 en 2010 werden gespeeld. Daarbij keken ze alleen naar de negentig minuten normale speeltijd, niet naar de verlengingen.

Hoofdconclusie: het voetbal is meer een snelle intervalsport geworden. Voetballers sprinten meer en sneller, passen meer en handelen sneller. Maar de tijd van de volle negentig minuten dat er echt met de bal wordt gespeeld, is afgenomen van 70% in 1966 tot 52% in 2010. Verder zijn standaardsituaties zoals hoekschoppen en vrije trappen steeds belangrijker geworden.

Lees het hele artikel op W24.

En luister ook naar mijn radiobijdrage aan Radio Brasil van vrijdag 11 juli over dit onderwerp: