Hoe leer je kinderen denken als een computer - en moet dat wel?

Dit artikel is gepubliceerd in NRC Handelsblad van maandag 25 april 2016

Het programmeren van een computer is niet bepaald het meest favoriete thema van kinderboekenschrijvers. Toch heeft de jonge Finse auteur en illustratrice Linda Liukas (1986) juist dat thema uitgewerkt. Deze maand verscheen de Nederlandse vertaling van haar rijk geïllustreerde kinderboek ‘Hello Ruby’.

In het boek gaat het meisje Ruby op zoek naar vijf edelstenen die haar vader voor haar heeft verborgen. Al zoekende leert ze op een speelse manier de principes die een computer gebruikt om problemen op te lossen: problemen abstraheren en helder formuleren, grote problemen opknippen in kleinere problemen, patronen ontdekken en stap-voor-stap plannen maken voor een oplossing. ‘Computational thinking’ heet dit, ofwel denken als een computer. Naast verhalenverteller voor kinderen is Liukas ook oprichter van Rails Girls, een wereldwijd platform dat de basis van programmeren aan meisjes onderwijst.

Liukas wil ‘computational thinking’ verplicht stellen in het primair onderwijs, want, zo zegt ze: “Onze wereld draait in toenemende mate op software. Ik wil kinderen voorbereiden op een toekomst waarin alles een computer wordt.” Niet dat iedereen moet leren programmeren, maar iedereen zou wel de basisprincipes moeten kennen van hoe computers problemen kunnen oplossen.

“Ook als een kind later journalist of verpleger wordt, is het nuttig om te weten hoe computers je kunnen helpen om problemen op te lossen”, zegt Liukas. “Ik wil kinderen graag leren dat de wereld lang niet af is, dat technologie een prachtige manier is om de wereld een beetje beter te maken en ook dat ze zelf een onderdeel van die verandering kunnen zijn.”

Programmeren heeft een intellectuele kant en een creatieve kant, vindt de Finse. Volgens haar ontbreekt in het onderwijs vooral aandacht voor die creatieve kant. Wanneer zij met kinderen werkt, besteedt ze daar juist veel aandacht aan. “Leren over computers en programmeren zou meer in een praktische context moeten plaatsvinden. Komende zomer organiseren we in Finland een zomerschool rond het thema recycling. Wat is recycling? Hoe kunnen computers ons erbij helpen? Wat moet een computer weten om afval te sorteren? Welke type van sorterende algoritme bestaan er? Al deze vragen gaan kinderen spelenderwijs buiten exploreren. We zullen laten zien dat er verschillende strategieën bestaan om data te sorteren en we laten een bedrijf meedoen dat afvalcontainers uitrust met computerchips.”

In Finland leren alle kinderen vanaf zeven jaar over ‘computational thinking’. Het wordt niet als een apart vak gegeven, maar verdeeld over al bestaande vakken. Op de Finse middelbare school moeten alle kinderen minstens twee programmeertalen leren. Engeland heeft programmeren als apart vak in het primaire onderwijs ingevoerd. In Nederland is er momenteel geen verplichting en ligt het aan de scholen en leraren zelf.

Leraar Hester IJsseling van basisschool De Kleine Reus in Amsterdam kan zich in die vrijheid wel in vinden: “Ik vind niet dat computational thinking verplicht zou moeten worden, maar het is goed en leuk om er aandacht aan te besteden. Er zijn allerlei laagdrempelige tools die leraren in de klas kunnen gebruiken, zoals Scratch en Codekinderen. Vind je het lastig? Eerst zelf doen, heel simpel. Als je maar weinig computers hebt, dan doe je het in een circuit, naast andere activiteiten. Het is een manier van denken die je anders naar de dingen leert kijken. Het is goed om niet alleen zoals een juf, methodeschrijver of toetsontwikkelaar te leren denken, maar bijvoorbeeld ook als computer en als filosoof. Je ontwikkelt daardoor een onafhankelijke geest.”

Dat alles in de toekomst een computer zou worden, vindt IJsseling overdreven: “Misschien veel, maar niet alles. De beste dingen in het leven zijn geen computers. Wel is het goed dat kinderen, ouders en leraren leren begrijpen hoe een computer, een website of een app werkt. Computers en tablets reduceren je heel gemakkelijk tot willoze, onwetende consument, tot speelbal van allerhande manipulaties van online colporteurs. Het is goed je bewust te leren verhouden tot computers. Dat kun je op een vrolijke manier leren door te knutselen met code en zelf dingen te maken met algoritmen. Apps op tablets vind ik daarvoor vaak minder geschikt dan programmeren, ondanks al hun schijn van interactiviteit.”

Remco Pijpers is specialist digitale vaardigheden van Kennisnet, de publieke organisatie voor onderwijs en ict. Kennisnet helpt scholen onder andere met advies over ICT-vaardigheden. Daarnaast initieerde hij codekinderen.nl. Pijpers deelt het enthousiasme van Liukas over het onderwijzen van ‘computational thinking’ aan kinderen, maar vindt haar focus te beperkt. “Computational thinking is maar een van de digitale vaardigheden. Er zijn meer belangrijke aspecten aan digitale geletterdheid. Denk aan basiskennis van ICT, zeg maar knoppenkunde. Denk aan mediawijsheid, een verstandige en kritische omgang met digitale media. En denk aan informatievaardigheden, het goed kunnen zoeken op internet en het beoordelen van de betrouwbaarheid van wat je vindt. Samen zijn dit de vier vaardigheden die we in Nederland beschouwen als digitale geletterdheid.”

Naar aanleiding van het begin dit jaar verschenen adviesrapport ‘Ons Onderwijs 2032’ verschijnt eind 2016 of begin 2017 een vervolgrapport dat onder meer moet definiëren hoe Nederlandse scholen digitale vaardigheden moeten gaan onderwijzen. Pijpers: “We hebben in Nederland de neiging te kijken naar Engeland, waarin programmeren als apart vak van bovenaf is ingevoerd. We kunnen echter veel leren van het Australische model, waarin digitale vaardigheden vakoverstijgend worden onderwezen. Niet iedereen hoeft te kunnen programmeren.”

Liukas erkent dat het onderwijzen van digitale vaardigheden een genuanceerde discussie oplevert. “Twee jaar geleden vond ik nog dat het onderwijs computational thinking en programmeren meteen overal zou moeten invoeren. Nu besef ik meer dat het onderwijs deel uitmaakt van een bredere cultuur die je niet van de ene op de andere dag verandert. In een land als Finland hebben docenten veel meer vrijheid dan in een land als Engeland. Ik vind nog steeds dat computational thinking vanaf een jaar of zeven verplicht zou moeten worden, maar we moeten docenten wel mee laten beslissen over hoe we dat het beste kunnen doen. En dat kan van land tot land verschillen. De meeste reacties op mijn boek kwamen trouwens van docenten die vroegen om nog meer educatieve middelen om kinderen wegwijs te maken in de wereld van de computer.”

Inmiddels werkt Liukas aan een tweede boek, dat kinderen op een speelse manier uitlegt hoe de computer als fysiek apparaat van binnen werkt.


Informatie over het boek ‘Hello Ruby’:
Linda Liukas. Hello Ruby - Een avontuurlijk sprookje over programmeren. Uitgeverij Nieuwezijds, 112 pag, gebonden, € 17,95

Zelfstandige killerrobot is dichterbij dan we denken

EenVandaag interviewde me over de ontwikkeling van autonome wapens, ofwel killerrobots in de volksmond.

Wat mij betreft is het belangrijkste probleem met killerrobots dat ze de context van een conflict en van wat ze waarnemen niet begrijpen. Dat is de reden dat volgens mij de mens in de lus van de beslissingen over leven en dood moet blijven. Daarnaast kunnen zulke wapens de drempel om geweld te gebruiken verlagen en kunnen ze tot een nieuwe wapenwedloop leiden, nu eentje waarin kunstmatige intelligentie een centrale rol speelt.

De ontwikkeling van automatische beeldherkenning, automatische tekstanalyse, automatische geluidsherkenning moeten we omarmen, omdat die ons veel te bieden heeft. Kunstmatige intelligentie kan het verkeer veiliger maken, de gezondheidszorg beter, en een stad duurzamer. Maar tegelijkertijd kun je volledig autonome wapens in de ban doen, zoals we met chemische en biologische wapens hebben gedaan.

Dat is ook de reden dat ik vorig jaar de petitie van het Future of Life-instituut heb ondertekend dat oproept tot een verbod op "offensieve autonome wapens waarover mensen geen betekenisvolle controle meer hebben."

Slim

Deze column heb ik geschreven in het relatiemagazine 360-graden van HEVO van april 2016: een themanummer over slim vastgoed. Het magazine kunt u via bovenstaande link downloaded.

Een paar jaar geleden interviewde ik de vader van het Internet, de Amerikaan Vint Cerf. Hij vertelde me de volgende anekdote. Zijn huis hangt vol met sensoren die elke vijf minuten de temperatuur in elke kamer meten. Alle data worden bewaard en aan het eind van het jaar evalueert hij de energiehuishouding. Waar kan de isolatie beter? Waar loeit de airconditioning te hard?

Toen vertelde Cerf over zijn wijnkelder: “de belangrijkste kamer in mijn huis”. Ook daar meten sensoren elke vijf minuten de temperatuur. Als het warmer wordt dan 15,5 graden, ontvangt hij een waarschuwing op zijn smartphone.

Op een dag moest hij voor drie dagen naar Chicago. Toen hij daar aan kwam, ontving hij een waarschuwing: de wijnkelder liep gevaar. Maar er was niemand thuis. Zijn vrouw was drie weken weg. Cerf kon niet een-twee-drie terugkeren. Drie dagen lang waarschuwde zijn smartphone elke vijf minuten.

“Weer wat geleerd”, concludeerde Cerf. Hij zou de temperatuur van zijn wijnkelder via het internet op afstand instelbaar maken.

Cerf is een voorloper als het gaat om het slim maken van het eigen huis: Uw thermostaat die van uw gedrag leert hoe hij zich op welk moment van de dag het beste kan instellen. Uw woonkamer die leert om de sfeer met verlichting, muziek en op de wanden geprojecteerde foto’s of films aan te passen aan uw behoeften. Slimme wanden die van vorm veranderen en meer geluid absorberen wanneer u naar harde muziek wilt luisteren zonder de buren te storen. Onze huizen krijgen steeds meer robotische trekjes.

Ooit was ‘slim’ een eigenschap die we reserveerden voor mensen en dieren, voor biologische wezens met een stel hersenen. Toen vond de mens de computer uit, die in de beginjaren nog ‘elektronisch brein’ werd genoemd. Dat apparaat werd steeds slimmer. Het versloeg de beste menselijke schaker, het leerde razendsnel onze zoekopdrachten te beantwoorden en onze teksten automatisch te vertalen. Het begon steeds meer dingen te kunnen waarvan we dachten dat alleen het menselijk brein ze kon. Steve Jobs noemde de computer ‘een fiets voor de geest’.

Desondanks was de computer decennialang slecht in het zelf leren van nieuwe dingen. Precies dat is nu aan het veranderen. Zelflerende computers ontketenen een revolutie. De zelflerende computer, die automatisch leert van al onze medische gegevens, gaat diagnoses en behandelingen verbeteren. De zelfrijdende auto − een zelflerende computer op vier wielen − gaat het aantal ongelukken terugdringen. De zelflerende computer gaat huizen en steden slimmer en duurzamer maken.

De zelflerende computer kan u superslim maken. Maar dat gaat niet vanzelf. Dan moet u wel willen leren hoe u uw eigen slimheid zo goed mogelijk combineert met die van uw zelflerende computer: een levenslange tango tussen uw biologische en uw elektronische brein.

De gelukkige 13: ernstig genetisch defect, maar toch gezond

Dertien mensen uit een groep van zeshonderdduizend blijken een ernstig genetisch defect te hebben, maar toch niet ziek te zijn. Rara, hoe kan dat en wat kunnen wetenschappers van hen leren? Een internationale groep onderzoekers schrijft er deze week over in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Biotechnology.

Beluister of bekijk mijn bijdrage aan het Radio 1-programma De Ochtend door te klikken op onderstaande afbeelding:

En op de website van De Kennis van Nu kun je mijn artikel over hetzelfde onderwerp lezen.

Komt de volgende Einstein uit Afrika?

In de afgelopen twee eeuwen hebben Europa en Amerika de wetenschap gedomineerd. Maar beide continenten zijn aan het vergrijzen. Over dertig jaar woont veertig procent van alle jongeren in de wereld in Afrika. De wetenschap in Afrika zit de laatste jaren in de lift en dus is de volgende Einstein misschien wel een Afrikaanse man of vrouw.

Afgelopen maart vond in Dakar (Senegal) het eerste Next Einstein Forum plaats. Dit forum stimuleert Afrikaans wetenschappelijk onderzoek en kiest elke twee jaar vijftien Afrikaanse toptalenten als Next Einstein Fellows.

Klik op onderstaande afbeelding om mijn radiobijdrage aan het Radio 1-programma De Ochtend te beluisteren:

African Institute for Mathematical Sciences: https://www.aims.ac.za
Next Einstein Forum: http://nef.org
De BBC heeft uitgebreid verslag gedaan van het Next Einstein Forum: http://www.bbc.com/news/uk-politics-35942463

Op de website van De Kennis van Nu kunt u mijn artikel over hetzelfde onderwerp lezen.

Machines die denken - Zij aan zij

Jaarlijks stelt John Brockman, oprichter van het vermaarde discussieplatform Edge.org, één vraag aan een selectie van de meest interessante wetenschappers, auteurs en kunstenaars ter wereld. De antwoorden worden gebundeld en in boekvorm uitgegeven. In 2015 luidde die vraag: "Hoe denk je over machines die denken?"

Steven Pinker, Nicholas Carr, Daniel Dennett, Brian Eno, Matt Ridley, Luc Steels en 183 anderen geven antwoord. 

Stephen Hawking luidde de noodklok: we moeten ons voorbereiden op de komst van computers die slimmer zijn dan wij, anders betekent het ons einde. 

Brian Eno stelt dat we al veel meer onderdeel zijn van een kunstmatige intelligentie dan we denken. 

Kevin Kelly ziet het creëren van kunstmatige intelligentie juist als het ultieme doel van de mensheid.

Uitgeverij MAVEN publiceert in april 2016 de Nederlandse vertaling van dit boek, met daaraan toegevoegd enkele essays van Nederlandse bodem. Zelf schreef ik onderstaande bijdrage, getiteld: "Zij aan zij".

Zij aan zij

Ik kan niet wachten tot de eerste robot verliefd wordt op mij en ik op haar. Ik wil weten hoe dat voelt. Maar dan moet ze wel zo geprogrammeerd zijn dat ze niet klaagt over de afwas of over kleren die in de slaapkamer rondslingeren. En ze moet vooral ook precies weten wanneer ze haar mond moet houden omdat ik niet te veel gezeur aan m’n kop wil. Sorry lieve robot.

Bij nader inzien weet ik eigenlijk helemaal niet of ik zo’n robot wel wil. Er zijn genoeg mensen om verliefd op te worden. En juist het feit dat de ander haar eigen wil heeft − hoe bloedirritant soms ook − geeft het leven kleur. En ja, mijn leven is een mensenleven, geen robotleven. Ik wil vooral een robot die mijn eigen beperkte menselijke capaciteiten aanvult en uitbreidt. Eentje die met me meedenkt en met me meewerkt. Eentje die me helpt bij het sjouwen van een zware kast, eentje die mijn autoritten veiliger en aangenamer maakt, eentje die mijn huisarts ondersteunt bij het stellen van de juiste medische diagnose en het voorstellen van de beste behandeling, eentje die me adviseert bij het plannen van mijn dagelijks leven op een manier die past bij mijn persoonlijkheid.

Ik wil een robot als maatje en als collega, niet om mensen te vervangen, maar om nieuwe mogelijkheden te creëren. En omdat wij mensen robots ontwerpen, bouwen en programmeren, is het aan ons om ze niet te laten doen wat wij niet willen. We kunnen een leeuw niet programmeren om geen mens aan te vallen en op te peuzelen; biologische evolutie heeft anders besloten. Bij een robot kunnen we dat wel. Sterker nog, we hebben de morele verplichting om de robot zo te programmeren dat hij mensen geen letsel toebrengt.

Sinds de uitvinding van de eerste computers en robots eind jaren veertig van de twintigste eeuw duiken de verhalen over denkende machines die de wereld overnemen met grote regelmaat op in de massamedia. Niet omdat ze realistisch zijn, maar omdat ze inspelen op angst, omdat ze spanning toveren op Hollywoods witte doek. Soms is de denkende machine een computer (zeg maar alleen brein), soms is de denkende machine een robot (zeg maar een brein plus een lichaam).

Het realistische verhaal is dat onze denkende machines − in hoeverre ze al kunnen denken is een filosofische kwestie die ik hier achterwege laat − de wereld helemaal niet overnemen, maar de mens effectiever laten functioneren. Dankzij slimme software zoals zoekalgoritmes kan ik als wetenschapsjournalist veel sneller dan twintig jaar geleden wetenschapsnieuws oppikken, duiden en verspreiden. En wat voor mij geldt, geldt voor velen op hun eigen terrein. Dankzij denkende machines kunnen we meer doen in minder tijd en op een slimmere manier. Hopelijk leidt dat tot betere uitkomsten voor onszelf, voor de maatschappij en voor de wereld, maar dat ligt vooral aan ons. Vooralsnog heeft de denkende machine geen enkel bewustzijn van wat hij wel of niet doet.

Het realistische verhaal is dat van ‘mens en machine − zij aan zij’. Hollywood mag dit scenario dan niet zo spannend vinden, voor de vooruitgang in de wetenschap en de techniek, en voor de vooruitgang van de mensheid, is het des te relevanter. In een wereld die steeds gecompliceerder wordt, hebben we denkende machines hard nodig. Straks willen we niet meer zonder. De autonome auto zal veel verkeersdoden voorkomen. De supercomputer die in een oogwenk alle medische literatuur doorploegt, zal zorgen dat artsen betere diagnoses stellen en betere behandelingen voorschrijven. De vertaalcomputer versoepelt de communicatie tussen mensen die verschillende talen spreken (het fundamentele onbegrip tussen mensen, zelfs wanneer ze dezelfde taal spreken, zal geen enkele denkende machine gaan oplossen).

De echte sprong voorwaarts in denkende machines moet trouwens nog komen. De vooruitgang die kunstmatige intelligentie in de afgelopen decennia heeft geboekt, hebben we voor een groot deel te danken aan betere hardware: snellere computerchips, meer dataopslag en verregaande miniaturisering. De grootste doorbraak in denkende machines gaat komen wanneer we begrijpen hoe het menselijk brein denkt en wanneer we dat begrip weten te vertalen in lerende computersoftware. De lerende software van nu staat pas in de kinderschoenen.

De denkende machine van de nabije toekomst wordt een soort idiot savant van silicium. En omdat de siliciumwereld van de computer en de robot aan de ene kant, en de koolstofwereld van ons mensen aan de andere kant, niet compatibel zijn, zijn de denkende machine en de denkende mens twee verschillende soorten. De mens draagt de rommelige evolutionaire geschiedenis van de bacterie, de vis en de aap in zich. De denkende machine heeft daar geen last van. Zolang de denkende machine niet op dezelfde manier kan deelnemen aan het leven zoals wij mensen dat leiden, zal hij anders denken dan de mens. Maar daar is niets mis mee. Ik zie zo’n denkende machine als een machine die de mens meer mens maakt.

In de verre toekomst zal het onderscheid tussen denkende machines en denkende mensen trouwens steeds meer vervagen. Nieuwe materialen zullen van de harde robots van nu zachte robots maken, met materiaaleigenschappen die steeds meer lijken op die van een mens van vlees en bloed. Nieuwe implantaten zullen kunstmatige intelligentie steeds meer meer op en in het lichaam brengen.

Dankzij machines die denken is de mens niet langer zo alleen in het universum. En waar de mens, een biologische zak vol sterrenstof als hij is, ongeschikt is om zijn vleugels uit te slaan naar het voor het overgrote deel voor levende wezens zo vijandige universum, daar kunnen denkende machines onze gezanten zijn, onze lifters in het heelal.

Zal de mens ooit verliefd worden op zijn ruimterobots?