In The Land Of The Northern Lights from Ole Christian Salomonsen on Vimeo.
Monday, March 28, 2011
Saturday, March 19, 2011
Where are the robots when we need them?
Reuters: "Japan a robot power everywhere except at nuclear plant"
"Japan may build robots to play the violin, run marathons and preside over weddings, but it has not deployed any of the machines to help repair its crippled reactors...." read the rest of Reuter's article here.
Read here comments from the Center for Robot-assisted Search and Rescue
Thursday, March 3, 2011
Digitaal – Ook de natuur doet het
De ons omringende wereld van de techniek digitaliseert al ruim twee decennia in rap tempo. Dat lijkt vreemd. De natuur doet toch alles analoog? Schijn bedriegt.
De onderzoeker tikt op een plastic bekertje, dat omgekeerd op tafel staat. “Ik ga het bekertje nu optillen en jij moet zeggen wat eronder ligt.” Hij tilt het bekertje even op, maar zet het als een volleerd balletje-balletje-speler razendsnel weer neer. “Een munt”, zeg ik. “Ja, maar wat voor munt?” vraagt de onderzoeker. “Dat kon ik zo snel niet zien”, antwoord ik. “En als ik je nu vertel dat het óf een euromunt is, óf een oude Philipsmunt waarmee je vroeger in de kantine kon betalen, wat zeg je dan?” “Het was zeker geen euromunt. Dat heb ik zo snel wél gezien. Dus moet het de Philipsmunt zijn”, zeg ik overtuigd. “Inderdaad”, antwoordt de onderzoeker.
“Hoe komt het dat je het nu wel weet?”, vervolgt hij. “Dat komt omdat ik nu heb gezegd dat er maar twee antwoorden mogelijk zijn. Als je van tevoren afspreekt dat er maar een beperkt aantal antwoorden mogelijk is, dan is het veel makkelijker om te reconstrueren wat het antwoord is. En dat is precies het voordeel van digitaal ten opzichte van analoog.”
De onderzoeker is Chris Verhoeven, micro-elektronicus bij de afdeling elektrotechniek van de TU Delft. Iemand die zijn kamer heeft volstaan met oude analoge radio’s, klokken, radiobuizen en andere elektrotechnische parafernalia van decennia geleden. Maar tegelijk iemand die de grote voordelen van het digitale concept bejubelt. Verhoevens simpele experiment toont de essentie van de digitale revolutie. Als je weet dat een signaal alleen maar nullen en enen kent in plaats van alle waarden tussen 0 en 1 kan aannemen, dan is het veel makkelijker om het signaal onverstoord over grote afstand te versturen, eventueel toch optredende fouten te repareren en het signaal te kopiëren.
Digitale buizenversterker
Analoog versus digitaal. Wat winnen we met de digitalisering en wat verliezen we?
Een analoog signaal is continu variabel. De hoogte van het vloeistofniveau in een kwikthermometer is daar een goed voorbeeld van. Op een schaalverdeling lezen we af welke waarde de temperatuur heeft. Die varieert niet in stapjes, maar op een continue schaal. In de elektronica is de elektrische spanning of de elektrische stroom een continue variabele, en wel zo handig dat signalen als geluid, licht, temperatuur, positie of druk via een opnemer vaak worden omgezet in een elektrisch signaal. Zo kan willekeurige informatie elektrisch worden overgebracht, maar nog steeds op volledig analoge wijze.
Tegenover analoge signalen staan digitale signalen. Een digitaal signaal kent alleen maar waarden in discrete stappen. Een digitale thermometer geeft de temperatuur in stapjes van bijvoorbeelden tienden van graden weer. De stapgrootte is een keuze. De computerwereld gebruikt bits die elk twee stappen kennen: 0 en 1. Een analoog signaal kan in een digitaal signaal worden omgezet, of omgekeerd.
Het grootste nadeel van analoog in het algemeen is het fenomeen ruis. Bij transport over lange afstanden of bij veelvuldig kopiëren van een analoog signaal, wordt de ruis een belangrijk deel van het uiteindelijke signaal. Analoge gegevensoverdracht gaat altijd gepaard met de introductie van willekeurige verstoringen. En bij versterking van een analoog signaal wordt de ruis meeversterkt. Het grote voordeel van digitale gegevensoverdracht is aan de ene kant dat de ruis in het algemeen kleiner is dan de stapgrootte en aan de andere kant dat er digitale foutencorrectiemethoden die eventuele digitale fouten kunnen herstellen.
Het voornaamste nadeel van digitaal is dat een analoog signaal eerst in stukjes moet worden gehakt, en daarbij informatie verloren gaat. Een gedigitaliseerd analoog signaal is daarom niet meer dan een benadering van het oorspronkelijke analoge signaal. Dat is de reden dat sommige muziekliefhebbers de analoge langspeelplaat prefereren boven de digitale cd. Een ‘oorspronkelijker’ geluid, vinden ze.
Maar dat vindt Verhoeven geen argument tégen digitaal. “Met digitale codering kun je het concertgeluid exact reconstrueren zoals het was. Het punt is alleen dat mensen die exacte reconstructie vaak niet willen. De begrenzingen van analoge apparaten leiden tot signaalvervormingen die mensen toevallig mooi vinden. Maar je kunt die vervormingen net zo goed in de digitale codering stoppen. Dezelfde audiofielen die zweren bij een langspeelplaat, vinden het geluid dan net zo mooi. Daar zijn experimenten mee gedaan. Met digitale bewerking kun je mensen zelfs laten geloven dat ze geluid horen alsof het door een ouderwetse buizenversterker is gemaakt.”
In de praktijk is de digitale benadering van een analoog signaal natuurlijk geslaagd als de eindgebruiker de verschillen niet merkt, met andere woorden: als het analoge signaal maar in genoeg stukjes wordt gehakt en de stukjes voldoende in hoogte kunnen variëren.
Analoge of digitale natuur?
Een tweede bedenking die wel eens wordt geuit bij het concept digitaal is de vraag waarom toch alles digitaal moet, als de wereld om ons heen analoog is. Ondanks alle digitalisering in de laatste decennia spreekt, hoort, ziet, ruikt, voelt en proeft de mens nog steeds volledig analoog. Of telefonie nu analoog of digitaal gebeurt, een telefoon moet nog steeds een analoog geluidssignaal via een microfoon kunnen ontvangen en via een luidspreker analoog kunnen weergeven. De digitale revolutie voltrekt zich, terwijl de mens zich nog steeds in een analoge leefomgeving beweegt. Analoog is ‘natuurlijk’ en digitaal is ‘onnatuurlijk’, luidt het dan.
Toch is dat schijn, al moet je goed kijken om te zien dat de natuur zelf ook het concept digitaal heeft ontwikkeld. Om te beginnen bij de levende natuur. Het zenuwstelsel is een goed voorbeeld. In de tijd werken zenuwcellen analoog: ze kunnen elk moment vuren. Maar in signaalamplitude werken ze discreet. Er is óf wel óf niet een puls. Er bestaat geen halve puls of een driekwart puls. “Je moet er niet aan denken”, zegt Verhoeven, “dat je met een elektrochemisch systeem als het zenuwstelsel honderd verschillende niveaus zou moeten overbrengen van zenuwcel naar zenuwcel. Dat wordt nooit wat. Als het dan een beetje te koud is en de chemische processen langzamer lopen, zou je dan bijvoorbeeld ineens niet meer kunnen zien of zie je alles blauw. Voor het zenuwstelsel ligt het voor de hand om zenuwcellen met pulsjes, en dus digitaal, te laten vuren en zo heeft de natuur het ook ontwikkeld. Zo omzeil je het probleem met de analoge niveaus.”
Kijken we nog dieper in de levende natuur, in de celkernen om precies te zijn, dan weten we dat de genen van alle levende wezens informatie in digitale vorm bevatten. Ze bestaan weliswaar niet uit enen en nullen, maar uit lange reeksen van vier letters, de basen A,C, T en G. Heel handig bij het kopiëren van erfelijke informatie.
Onder aanvoering van fysicus Freeman Dyson heeft een groep vooraanstaande wetenschappers zich op de vraag gestort of het leven zelf analoog of digitaal van karakter is. En of analoog dan wel digitaal leven de meeste kans op overleven heeft. Het is een levendig debat, maar het antwoord op die vraag is nog onbekend. De genen van alle levende wezens bevatten zoals al gezegd informatie in digitale vorm. Maar behalve informatie in onze genen bewaren mensen en dieren ook informatie in hun brein. Of de informatie zoals die in het brein is opgeslagen, analoog of digitaal, of misschien wel een combinatie van beide is, weten we nog niet.
Ook de levenloze natuur lijkt op het eerste gezicht analoog, maar opnieuw geeft inzoomen een ander beeld. De materiële wereld wordt op atomaire schaal geregeerd door de wetten van de kwantummechanica. En de wereld van de kwantummechanica is een digitale wereld met een waarschijnlijkheidskarakter. Zo kunnen bijvoorbeeld energieniveaus alleen maar bepaalde, discrete waarden aannemen en kan de spin van een deeltje zich in een superpositie bevinden van omhoog én omlaag. Maar op macroscopisch niveau is van het digitale karakter van de materie op microniveau, op een aantal bijzondere uitzonderingen na, niets te merken. Daarom lijkt de levenloze natuur analoog.
Een transistor weet van niets
“Is analoog niet irrelevant?”, vroeg een Amerikaanse tv-interviewer aan directeur Brian Halla van het Amerikaanse bedrijf National (met een vestiging in Delft), een van de grote spelers op de analoge elektronicamarkt. “Niet alleen is analoog niet irrelevant”, antwoordde Halla, “we staan op de drempel van de volgende analoge revolutie. Alle digitale computerkracht in de wereld is waardeloos tenzij die computers analoge signalen kunnen opnemen en afgeven om te communiceren met de reële wereld. Vijftien tot twintig jaar geleden zeiden mensen dat alles wat analoog is, gedigitaliseerd kan worden. Dat is waar. Maar zelfs al schakelt de hele wereld over op digitaal, de signalen van de reële wereld blijven nog steeds analoog.”
Verhoeven lacht spottend om deze verdediging van het concept analoog. “De discussie digitaal versus analoog gaat over de manier van coderen van een signaal, niet over de elektronica. Natuurlijk hebben we nog steeds schakelingen nodig. Alleen weten transistoren zelf niet of ze met enen en nullen omgaan of met een analoog signaal. Natuurlijk blijft een conversie nodig van een analoog invoersignaal naar een digitaal signaal en van een digitaal signaal in het apparaat naar een analoog uitvoersignaal, maar dat is het punt niet. Aan de in- en uitgangen valt er weinig meer te winnen. Die ontwikkeling is grotendeels af. Het is echt volstrekte onzin om te zeggen dat je analoge elektronica nodig hebt omdat de echte wereld analoog is.”
Eigenlijk volgt het succes van de digitale revolutie uit twee formules. De eerste is een natuurlijke wetmatigheid, de formule van Shannon. Deze stelt dat de informatie die per seconde door een systeem gaat evenredig is met de bandbreedte (de hoogste minus de laagste doorgelaten frequentie) en eveneens evenredig met de tweedemachtslogaritme van de signaal-ruisverhouding. “Daaraan zie je”, zegt Verhoeven, “dat het verbeteren van de signaal-ruisverhouding veel minder effect heeft op de overdrachtssnelheid dan een vergroting van de bandbreedte. Voor het overbrengen van een digitaal signaal zoals bij de compact disc heb je dan wel meer bandbreedte nodig dan bij een analoog signaal zoals bij de langspeelplaat, maar door de stormachtige ontwikkelingen in de micro-elektronica, kun je meer bandbreedte relatief vermogensefficiënt krijgen. Dat is de hele crux. Bij het verbeteren van de signaal-ruisverhouding valt veel minder te winnen.”
Dat digitale signaaloverdracht een grotere bandbreedte nodig heeft dan analoge, valt eenvoudig in te zien. Waar je in een tientallig stelsel bijvoorbeeld meteen het getal vijf kunt noemen, moet je in een tweetallig stelsel vier cijfers opdreunen: 0101. Maar als je voldoende bandbreedte hebt, en dus de enen en nullen snel genoeg achter elkaar kunt zeggen, dan kun je net zo goed 0101 zeggen in plaats van vijf. Dat gaat dan even snel. En de bonus is dan dat je minder fouten maakt in de signaaloverdracht en in het kopiëren.
De tweede wetmatigheid die de digitale revolutie heeft mogelijk gemaakt, maar dan een waarneming van de industriële ontwikkeling, is de wet van Moore: elke achttien maanden verdubbelt het aantal transistors op een computerchip, en daarmee de processorsnelheid. Die observatie gaat nu al bijna dertig jaar op en ligt ten grondslag aan het feit dat we bandbreedte relatief efficiënt kunnen vergroten.
Als het alleen gaat om zorgvuldige signaaloverdracht, dan wint digitaal het van analoog. Maar dat betekent niet dat analoog het op alle fronten verliest. “Je moet je altijd afvragen wat je prioriteiten zijn”, zegt Verhoeven. “Een afweging van hoeveel signaalfouten je toelaat, van elektrisch vermogen en prijs. Analoge techniek is bijvoorbeeld heel handig als je maar weinig elektrisch vermogen tot je beschikking hebt. Je kunt een kristalontvanger maken met een afstemspoel, een diode, een langedraadantenne en een oortelefoontje. Zo fabriceer je in een wip een radio die geen batterijen nodig heeft. Een mechanische camera kan ook zonder batterijen functioneren, terwijl een digitale camera batterijen vreet.”
De categorische vraag van óf analoog óf digitaal is daarom een verkeerde. De vraag moet zijn onder welke randvoorwaarden dan wel analoog dan wel digitaal het beste is. Net zoals de natuur het ook ooit heeft uitgepuzzeld.
Internet
Dit artikel is eerder gepubliceerd in Natuurwetenschap & Techniek, februari 2005
De onderzoeker tikt op een plastic bekertje, dat omgekeerd op tafel staat. “Ik ga het bekertje nu optillen en jij moet zeggen wat eronder ligt.” Hij tilt het bekertje even op, maar zet het als een volleerd balletje-balletje-speler razendsnel weer neer. “Een munt”, zeg ik. “Ja, maar wat voor munt?” vraagt de onderzoeker. “Dat kon ik zo snel niet zien”, antwoord ik. “En als ik je nu vertel dat het óf een euromunt is, óf een oude Philipsmunt waarmee je vroeger in de kantine kon betalen, wat zeg je dan?” “Het was zeker geen euromunt. Dat heb ik zo snel wél gezien. Dus moet het de Philipsmunt zijn”, zeg ik overtuigd. “Inderdaad”, antwoordt de onderzoeker.
“Hoe komt het dat je het nu wel weet?”, vervolgt hij. “Dat komt omdat ik nu heb gezegd dat er maar twee antwoorden mogelijk zijn. Als je van tevoren afspreekt dat er maar een beperkt aantal antwoorden mogelijk is, dan is het veel makkelijker om te reconstrueren wat het antwoord is. En dat is precies het voordeel van digitaal ten opzichte van analoog.”
De onderzoeker is Chris Verhoeven, micro-elektronicus bij de afdeling elektrotechniek van de TU Delft. Iemand die zijn kamer heeft volstaan met oude analoge radio’s, klokken, radiobuizen en andere elektrotechnische parafernalia van decennia geleden. Maar tegelijk iemand die de grote voordelen van het digitale concept bejubelt. Verhoevens simpele experiment toont de essentie van de digitale revolutie. Als je weet dat een signaal alleen maar nullen en enen kent in plaats van alle waarden tussen 0 en 1 kan aannemen, dan is het veel makkelijker om het signaal onverstoord over grote afstand te versturen, eventueel toch optredende fouten te repareren en het signaal te kopiëren.
Digitale buizenversterker
Analoog versus digitaal. Wat winnen we met de digitalisering en wat verliezen we?
Een analoog signaal is continu variabel. De hoogte van het vloeistofniveau in een kwikthermometer is daar een goed voorbeeld van. Op een schaalverdeling lezen we af welke waarde de temperatuur heeft. Die varieert niet in stapjes, maar op een continue schaal. In de elektronica is de elektrische spanning of de elektrische stroom een continue variabele, en wel zo handig dat signalen als geluid, licht, temperatuur, positie of druk via een opnemer vaak worden omgezet in een elektrisch signaal. Zo kan willekeurige informatie elektrisch worden overgebracht, maar nog steeds op volledig analoge wijze.
Tegenover analoge signalen staan digitale signalen. Een digitaal signaal kent alleen maar waarden in discrete stappen. Een digitale thermometer geeft de temperatuur in stapjes van bijvoorbeelden tienden van graden weer. De stapgrootte is een keuze. De computerwereld gebruikt bits die elk twee stappen kennen: 0 en 1. Een analoog signaal kan in een digitaal signaal worden omgezet, of omgekeerd.
Het grootste nadeel van analoog in het algemeen is het fenomeen ruis. Bij transport over lange afstanden of bij veelvuldig kopiëren van een analoog signaal, wordt de ruis een belangrijk deel van het uiteindelijke signaal. Analoge gegevensoverdracht gaat altijd gepaard met de introductie van willekeurige verstoringen. En bij versterking van een analoog signaal wordt de ruis meeversterkt. Het grote voordeel van digitale gegevensoverdracht is aan de ene kant dat de ruis in het algemeen kleiner is dan de stapgrootte en aan de andere kant dat er digitale foutencorrectiemethoden die eventuele digitale fouten kunnen herstellen.
Het voornaamste nadeel van digitaal is dat een analoog signaal eerst in stukjes moet worden gehakt, en daarbij informatie verloren gaat. Een gedigitaliseerd analoog signaal is daarom niet meer dan een benadering van het oorspronkelijke analoge signaal. Dat is de reden dat sommige muziekliefhebbers de analoge langspeelplaat prefereren boven de digitale cd. Een ‘oorspronkelijker’ geluid, vinden ze.
Maar dat vindt Verhoeven geen argument tégen digitaal. “Met digitale codering kun je het concertgeluid exact reconstrueren zoals het was. Het punt is alleen dat mensen die exacte reconstructie vaak niet willen. De begrenzingen van analoge apparaten leiden tot signaalvervormingen die mensen toevallig mooi vinden. Maar je kunt die vervormingen net zo goed in de digitale codering stoppen. Dezelfde audiofielen die zweren bij een langspeelplaat, vinden het geluid dan net zo mooi. Daar zijn experimenten mee gedaan. Met digitale bewerking kun je mensen zelfs laten geloven dat ze geluid horen alsof het door een ouderwetse buizenversterker is gemaakt.”
In de praktijk is de digitale benadering van een analoog signaal natuurlijk geslaagd als de eindgebruiker de verschillen niet merkt, met andere woorden: als het analoge signaal maar in genoeg stukjes wordt gehakt en de stukjes voldoende in hoogte kunnen variëren.
Analoge of digitale natuur?
Een tweede bedenking die wel eens wordt geuit bij het concept digitaal is de vraag waarom toch alles digitaal moet, als de wereld om ons heen analoog is. Ondanks alle digitalisering in de laatste decennia spreekt, hoort, ziet, ruikt, voelt en proeft de mens nog steeds volledig analoog. Of telefonie nu analoog of digitaal gebeurt, een telefoon moet nog steeds een analoog geluidssignaal via een microfoon kunnen ontvangen en via een luidspreker analoog kunnen weergeven. De digitale revolutie voltrekt zich, terwijl de mens zich nog steeds in een analoge leefomgeving beweegt. Analoog is ‘natuurlijk’ en digitaal is ‘onnatuurlijk’, luidt het dan.
Toch is dat schijn, al moet je goed kijken om te zien dat de natuur zelf ook het concept digitaal heeft ontwikkeld. Om te beginnen bij de levende natuur. Het zenuwstelsel is een goed voorbeeld. In de tijd werken zenuwcellen analoog: ze kunnen elk moment vuren. Maar in signaalamplitude werken ze discreet. Er is óf wel óf niet een puls. Er bestaat geen halve puls of een driekwart puls. “Je moet er niet aan denken”, zegt Verhoeven, “dat je met een elektrochemisch systeem als het zenuwstelsel honderd verschillende niveaus zou moeten overbrengen van zenuwcel naar zenuwcel. Dat wordt nooit wat. Als het dan een beetje te koud is en de chemische processen langzamer lopen, zou je dan bijvoorbeeld ineens niet meer kunnen zien of zie je alles blauw. Voor het zenuwstelsel ligt het voor de hand om zenuwcellen met pulsjes, en dus digitaal, te laten vuren en zo heeft de natuur het ook ontwikkeld. Zo omzeil je het probleem met de analoge niveaus.”
Kijken we nog dieper in de levende natuur, in de celkernen om precies te zijn, dan weten we dat de genen van alle levende wezens informatie in digitale vorm bevatten. Ze bestaan weliswaar niet uit enen en nullen, maar uit lange reeksen van vier letters, de basen A,C, T en G. Heel handig bij het kopiëren van erfelijke informatie.
Onder aanvoering van fysicus Freeman Dyson heeft een groep vooraanstaande wetenschappers zich op de vraag gestort of het leven zelf analoog of digitaal van karakter is. En of analoog dan wel digitaal leven de meeste kans op overleven heeft. Het is een levendig debat, maar het antwoord op die vraag is nog onbekend. De genen van alle levende wezens bevatten zoals al gezegd informatie in digitale vorm. Maar behalve informatie in onze genen bewaren mensen en dieren ook informatie in hun brein. Of de informatie zoals die in het brein is opgeslagen, analoog of digitaal, of misschien wel een combinatie van beide is, weten we nog niet.
Ook de levenloze natuur lijkt op het eerste gezicht analoog, maar opnieuw geeft inzoomen een ander beeld. De materiële wereld wordt op atomaire schaal geregeerd door de wetten van de kwantummechanica. En de wereld van de kwantummechanica is een digitale wereld met een waarschijnlijkheidskarakter. Zo kunnen bijvoorbeeld energieniveaus alleen maar bepaalde, discrete waarden aannemen en kan de spin van een deeltje zich in een superpositie bevinden van omhoog én omlaag. Maar op macroscopisch niveau is van het digitale karakter van de materie op microniveau, op een aantal bijzondere uitzonderingen na, niets te merken. Daarom lijkt de levenloze natuur analoog.
Een transistor weet van niets
“Is analoog niet irrelevant?”, vroeg een Amerikaanse tv-interviewer aan directeur Brian Halla van het Amerikaanse bedrijf National (met een vestiging in Delft), een van de grote spelers op de analoge elektronicamarkt. “Niet alleen is analoog niet irrelevant”, antwoordde Halla, “we staan op de drempel van de volgende analoge revolutie. Alle digitale computerkracht in de wereld is waardeloos tenzij die computers analoge signalen kunnen opnemen en afgeven om te communiceren met de reële wereld. Vijftien tot twintig jaar geleden zeiden mensen dat alles wat analoog is, gedigitaliseerd kan worden. Dat is waar. Maar zelfs al schakelt de hele wereld over op digitaal, de signalen van de reële wereld blijven nog steeds analoog.”
Verhoeven lacht spottend om deze verdediging van het concept analoog. “De discussie digitaal versus analoog gaat over de manier van coderen van een signaal, niet over de elektronica. Natuurlijk hebben we nog steeds schakelingen nodig. Alleen weten transistoren zelf niet of ze met enen en nullen omgaan of met een analoog signaal. Natuurlijk blijft een conversie nodig van een analoog invoersignaal naar een digitaal signaal en van een digitaal signaal in het apparaat naar een analoog uitvoersignaal, maar dat is het punt niet. Aan de in- en uitgangen valt er weinig meer te winnen. Die ontwikkeling is grotendeels af. Het is echt volstrekte onzin om te zeggen dat je analoge elektronica nodig hebt omdat de echte wereld analoog is.”
Eigenlijk volgt het succes van de digitale revolutie uit twee formules. De eerste is een natuurlijke wetmatigheid, de formule van Shannon. Deze stelt dat de informatie die per seconde door een systeem gaat evenredig is met de bandbreedte (de hoogste minus de laagste doorgelaten frequentie) en eveneens evenredig met de tweedemachtslogaritme van de signaal-ruisverhouding. “Daaraan zie je”, zegt Verhoeven, “dat het verbeteren van de signaal-ruisverhouding veel minder effect heeft op de overdrachtssnelheid dan een vergroting van de bandbreedte. Voor het overbrengen van een digitaal signaal zoals bij de compact disc heb je dan wel meer bandbreedte nodig dan bij een analoog signaal zoals bij de langspeelplaat, maar door de stormachtige ontwikkelingen in de micro-elektronica, kun je meer bandbreedte relatief vermogensefficiënt krijgen. Dat is de hele crux. Bij het verbeteren van de signaal-ruisverhouding valt veel minder te winnen.”
Dat digitale signaaloverdracht een grotere bandbreedte nodig heeft dan analoge, valt eenvoudig in te zien. Waar je in een tientallig stelsel bijvoorbeeld meteen het getal vijf kunt noemen, moet je in een tweetallig stelsel vier cijfers opdreunen: 0101. Maar als je voldoende bandbreedte hebt, en dus de enen en nullen snel genoeg achter elkaar kunt zeggen, dan kun je net zo goed 0101 zeggen in plaats van vijf. Dat gaat dan even snel. En de bonus is dan dat je minder fouten maakt in de signaaloverdracht en in het kopiëren.
De tweede wetmatigheid die de digitale revolutie heeft mogelijk gemaakt, maar dan een waarneming van de industriële ontwikkeling, is de wet van Moore: elke achttien maanden verdubbelt het aantal transistors op een computerchip, en daarmee de processorsnelheid. Die observatie gaat nu al bijna dertig jaar op en ligt ten grondslag aan het feit dat we bandbreedte relatief efficiënt kunnen vergroten.
Als het alleen gaat om zorgvuldige signaaloverdracht, dan wint digitaal het van analoog. Maar dat betekent niet dat analoog het op alle fronten verliest. “Je moet je altijd afvragen wat je prioriteiten zijn”, zegt Verhoeven. “Een afweging van hoeveel signaalfouten je toelaat, van elektrisch vermogen en prijs. Analoge techniek is bijvoorbeeld heel handig als je maar weinig elektrisch vermogen tot je beschikking hebt. Je kunt een kristalontvanger maken met een afstemspoel, een diode, een langedraadantenne en een oortelefoontje. Zo fabriceer je in een wip een radio die geen batterijen nodig heeft. Een mechanische camera kan ook zonder batterijen functioneren, terwijl een digitale camera batterijen vreet.”
De categorische vraag van óf analoog óf digitaal is daarom een verkeerde. De vraag moet zijn onder welke randvoorwaarden dan wel analoog dan wel digitaal het beste is. Net zoals de natuur het ook ooit heeft uitgepuzzeld.
Internet
www.edge.org/3rd_culture/dyson_ad/dyson_ad_index.html Fysicus Freeman Dyson over de vraag of het leven analoog of digitaal is
www.mi.fgg.eur.nl/fw/hyper/Artikelen/digitali.htm Filosofische reflectie op de ‘Digitalisering van de cultuur’
www.sfgate.com/cgi-bin/article.cgi?file=/chronicle/archive/1999/02/01/BU78272.DTL Analoge elektrotechnici, waaronder de in het artikel genoemde Brian Halla, benadrukken het blijvende belang van analoog in een meer en meer digitale wereld.
www.mi.fgg.eur.nl/fw/hyper/Artikelen/digitali.htm Filosofische reflectie op de ‘Digitalisering van de cultuur’
www.sfgate.com/cgi-bin/article.cgi?file=/chronicle/archive/1999/02/01/BU78272.DTL Analoge elektrotechnici, waaronder de in het artikel genoemde Brian Halla, benadrukken het blijvende belang van analoog in een meer en meer digitale wereld.
Wednesday, February 23, 2011
'Robots worden niet slimmer dan mensen'
Zelfs succesvolle robots zoals het Marswagentje of de Roomba-stofzuigerrobot zijn alleen maar instrumenten van de mens. Ze kunnen niet omgaan met mensen. Robots die dat wel kunnen, zijn volgens robotonderzoeker Nicholas Roy het volgende grote doel.
Naam: Nicholas Roy
Nationaliteit: Canadese
Leeftijd: 37
Titel: Dr.
Opleidingen: PhD Robotica (Carnegie Mellon University, Pittsburgh, 2003), M.Sc. Informatica (McGill University, Montreal, 1997), B.Sc. Natuurkunde (McGill University, Montreal, 1995)
Functie: associate professor lucht- en ruimtevaartkunde aan het Massachusetts Institute of Technology (MIT)
Dinsdagmiddag landt hij op Schiphol, vanuit het Amerikaanse Boston. Woensdag is hij de hoofdspreker op het symposium Intelligent Machines in Nijmegen. En donderdag net na het middaguur vliegt hij weer terug naar de andere kant van de oceaan. Nee, hij heeft zelfs geen tijd om ook maar iets van Amsterdam te zien, laat staan van de rest van Nederland, terwijl dit bezoek toch zijn eerste keer in de Lage Landen is.
De in Vancouver geboren Nicholas Roy lijkt tijdens het interview geen last te hebben van een jetlag. Handige eigenschap voor iemand voor wie vliegtuigen de grootste passie uit zijn kindertijd waren. Stapels boeken over vliegtuigen had hij als kind verzameld. Toch valt het feit dat hij nu associate professor lucht- en ruimtevaartkunde is niet terug te voeren op die kinderpassie. Roy: “Mijn vrouw wees me op die boeken. Ik was ze zelf al helemaal vergeten.”
Via de natuurkunde en de kunstmatige intelligentie kwam hij terecht bij de robotica van luchtvaartuigen en andere machines. “Ik was niet goed genoeg in natuurkunde”, zegt Roy. “Met computers was ik veel beter. Ik hou vooral van de combinatie van hard- en software. Aan de ene kant slimme algoritmen bedenken die de kunstmatige intelligentie vooruit helpen. En aan de andere kant ook echt iets bouwen dat rond rijdt of vliegt in de fysieke wereld.”
Hij werkt bij een van de top-roboticalabs in de wereld: het beroemde Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL) van het Massachusetts Institute of Technology aan de oostkust van de VS, net buiten Boston. Hier geeft hij leiding aan een groep van drie postdoc-onderzoekers, acht promovendi en een zestal studenten. “Ik zeg altijd tegen mijn studenten: ga kijken wat de robot niet kan, en waarvan je wilt dat hij het wel kan. Kom dan terug en vertel me wat je in grote lijnen wilt doen, maar waarvan je niet weet hoe je het in detail moet aanpakken. Dan gaan we dat proberen op te lossen.”
Robot-evolutie
Voor buitenstaanders is het niet zo gemakkelijk om de prestaties van de robotica op waarde te schatten. Waar blijven immers al die robots die ons decennia geleden werden voorspeld? De verwachtingen waren eind jaren vijftig zo groot dat ze in de praktijk alleen maar konden tegenvallen. En dat is gebeurd. Anno 2010 is de succesvolste commerciële robot ter wereld de Roomba-robotstofzuiger, toch een apparaat met beperkte mogelijkheden. We hebben nog steeds geen robot waarmee we gezellig aan de bar kunnen hangen of eentje die onze huishoudelijke klusjes uit handen neemt.
Veel van de vooruitgang in de robotica heeft de commerciële toepassingen nog niet gehaald en valt vooral te bewonderen in de beste labs, zoals dat van Roy. Wat zijn volgens de Canadees de belangrijkste doorbraken van de afgelopen vijftien jaar?
Hij schetst die vooruitgang aan de hand van vier robots waaraan hij sinds eind jaren negentig heeft bijgedragen. “In 1998 reed in het Smithsonian Museum in Washington DC de robotmuseumgids Minerva rond. Hij kon bezoekers helpen bij een rondje door het museum. Maar Minerva moest op zijn tenen lopen voor een beetje acceptabele ruimtelijke oriëntatie. En ook de interactie met de bezoekers was nog behelpen. Het werk aan Minerva leidde in 2003 tot de zorgrobot Pearl, die ouderen helpt om langer zelfstandig te blijven wonen. Hij knapt allerhande klusjes voor ze op. De zorgrobot was al beter in de ruimtelijke oriëntatie, maar moest vooral verbeterd worden in de omgang met mensen, bijvoorbeeld via een veel beter spraakinterface.”
Aan beide robots werkt Roy inmiddels niet weer, maar de kennis en ervaring die hij ermee heeft opgedaan, heeft hij gebruikt voor een van zijn huidige paradepaardjes: een met spraak bestuurbare intelligente robotrolstoel: “Patiënten met een ernstige spierziekte kunnen de rolstoel bijvoorbeeld vragen om hen naar de lift of de fysiotherapeut te brengen. Ook kunnen ze via een Skypeverbinding een pizza te bestellen. De rolstoel leert van de wensen en behoeften van de gebruiker, bijvoorbeeld dat hij vaak de ene lift neemt en niet de andere. Wij werken intensief samen met patiënten en verzorgers van het zorgcentrum Boston Home. Het is heel bevredigend om te zien hoe dit werk de levenskwaliteit van patiënten verbetert doordat ze zelfstandiger kunnen functioneren.”
Roy schetst de technologische en wetenschappelijke vooruitgang die ten grondslag lagen aan de evolutie van Minerva via Pearl naar de met spraak bestuurbare robotrolstoel. “De eerste belangrijke doorbraak ligt op het terrein van het in kaart brengen van de ruimtelijke omgeving. In 1995 was dat een hels karwei. Ik wil niet zeggen dat dat probleem anno 2010 helemaal is opgelost, maar de resultaten zijn met sprongen verbeterd. Als je robot goede sensoren heeft, kun je inmiddels standaard software van het web downloaden waarmee de robot een betrouwbare kaart van de omgeving kan maken.”
Dat doet een robot trouwens heel anders dan mensen. “Robots zien de wereld geometrisch: in termen van afstanden, ruimten, puntenwolken en voorwerpen. Mensen zien ruimtes op een functionele manier: hier is een werkkamer, daar een vergaderkamer, daar de wc, daar de lift. Afstanden kunnen we veel slechter schatten dan robots.”
Ook stellen we andere eisen aan robots dan aan mensen, zegt Roy. Mensen mogen best kleine, lokale fouten maken. In de haast stoot je bijvoorbeeld even een deur aan. Kan gebeuren. Maar je wilt absoluut niet dat een robot dezelfde fout maakt. Dat zou de robot of de deur ernstig kunnen beschadigen. Misschien dat dat in de toekomst met flexibelere en zachtere robots nog gaat veranderen, maar nu nog programmeren we onze robots zo dat ze absoluut niet zomaar ergens tegenaan mogen botsen.
Een tweede sprong voorwaarts is volgens Roy de sterk verbeterde controle over het fysiek van de robot. “Een robot loopt veel beter dan vijftien jaar geleden. Onbemande vliegtuigen en helikopters vliegen veel langer dan destijds. En zowel grond- als luchtrobots kunnen in veel complexere omgevingen hun weg vinden.”
Stille revolutie
Maar de belangrijkste doorbraak in de robotica en de kunstmatige intelligentie ligt op fundamenteel wetenschappelijk niveau, en kan als een paradigmaverschuiving worden omschreven. Decennialang hebben informatici geprobeerd om computers en robots intelligent te maken door ze vol te stoppen met voorgeprogrammeerde regels. Als ware het leven een schaakwedstrijd. Dat leidde tot veel minder successen dan gedroomd.
De basis van de stille revolutie die de laatste jaren heeft plaatsgevonden ligt volgens Roy “bij slimme statistische technieken die razendsnel betekenis destilleren uit een grote berg aan voorbeelden of andere data.” Zo zijn dankzij het wereldwijde web nu voor het eerst in de geschiedenis enorme hoeveelheden data vrij beschikbaar voor deze statistische technieken: teksten, beelden en geluidsopnames. Deze stille revolutie heeft successen opgeleverd bij onder andere automatische vertaling, automatische spraakherkenning, automatische beeldherkenning en het in kaart brengen van een ruimtelijke omgeving. De resultaten liggen nog niet op menselijk niveau, maar zijn wel veel beter dan een jaar of tien geleden.
Naast het onderzoek aan de autonome robotrolstoel, heeft Roy nog twee belangrijke onderzoekspijlen op zijn boog: autonome mini-UAV’s (unmanned aerial vehicles) en het nieuwe robotplatform PR2. “Het doel met onze mini-UAV’s is om ze zo klein te maken dat ze tijdens een of andere reddingsactie door een willekeurig gebouw kunnen vliegen en geen GPS nodig hebben, zoals de grote UAV’s van bijvoorbeeld het Amerikaanse leger dat wel nodig hebben.”
Afgelopen zomer deed zijn groep mee aan een speciale wedstrijd. Mini-UAV’s moesten een gebouw binnenvliegen dat model stond voor de Three Mile Island-kerncentrale waar in 1979 een ernstig kernongeluk plaatsvond. De mini-UAV’s moesten foto’s maken van de controlepanelen in het zenuwcentrum van de centrale om te bepalen of het wel of niet veilig was voor mensen om naar binnen te gaan.
“Onze mini-UAV had van tevoren geen idee van hoe het gebouw eruit zag. Toch was hij in 4,5 minuut in staat om het gebouw door te vliegen, de controlekamer te vinden, foto’s te maken van het controlepaneel en die naar ons toe te sturen. Ons beste toestel is nu 75 centimeter lang en eigenlijk is dat voor de praktijk nog te groot. We willen er eentje maken die kleiner is dan 40 centimeter.”
Open-sourcerobot
Ten slotte werkt Roy aan een vierde robot, de Personal Robot 2, kortweg PR2 (uitgesproken als pier-toe). De anderhalve meter hoge PR2 is een product van het Californische bedrijf Willow Garage, dat commerciële servicerobots ontwikkelt. Het bedrijf denkt dat robotonderzoekers veel te lang steeds opnieuw het wiel probeerden uit te vinden. Te weinig kennis werd gedeeld. De filosofie van Willow Garage is om elf van hun PR2-robots gratis aan toplaboratoria ter beschikking te stellen om nieuwe software voor de robot te ontwikkelen. In ruil voor de gratis robot moeten de onderzoekers dan wel de nieuw ontwikkelde software gratis voor de andere onderzoeksgroepen beschikbaar maken. Een open-sourcerobotproject dus. “PR2 kan de vaatwasser leegruimen, allerhande voorwerpen oppakken en manipuleren en zelfs de was opvouwen. Wij zijn hem aan het uitbreiden met betere mens-machineinteractie, zoals we dat bij de robotrolstoel ook al hebben gedaan.”
Hoe ziet Roy de toekomst van de robotica? Ja, hij kent de vragen van de journalisten en de science-fictionachtige vergezichten die het publiek moeten verleiden. “Ik zie robots niet slimmer worden dan mensen,” zegt hij. “Dat moeten we ons ook helemaal niet als doel stellen. Ik ben een ingenieur. Ik leer mijn studenten altijd om niet te speculeren. Ik ben geïnteresseerd om modellen en machines te bouwen op basis van wat we nú weten.”
Toch komt er ook volgens Roy ongetwijfeld steeds meer kunstmatige intelligentie in ons alledaagse leven: in de gezondheidszorg, de dienstverlening, in verkeer en vervoer en in talloze toepassingen die we nu nog niet kunnen bedenken. Maar met een steek naar Ray Kurzweils voorspelling dat machines binnen twee decennia slimmer worden dan mensen (uit zijn bestseller The singularity is Near), besluit hij: “Niemand heeft ooit iets zinvols over de toekomst gezegd, behalve dan om de verkoop van een boek omhoog te stuwen.”
Internet
http://web.mit.edu/aeroastro/people/roy.html Homepage van Nicholas Roy
www.csail.mit.edu/ MIT’s beroemde AI-lab CSAIL
http://groups.csail.mit.edu/rrg/ Roy’s Robust Robotics Group bij CSAIL
www.youtube.com/watch?v=f7oD3W1kpSI Intelligente, met spraak bestuurbare robotrolstoel ontwikkeld door de Roy’s MIT-roboticagroep
http://groups.csail.mit.edu/rrg/index.php?n=Main.Videos Filmpjes van mini-UAV’s ontwikkeld bij Roy’s lab
www.youtube.com/watch?v=mfO31-QNJ5c Minerva Tour Guide Robot (1998)
Nicholas Roy (left) with robotic wheelchair
Naam: Nicholas Roy
Nationaliteit: Canadese
Leeftijd: 37
Titel: Dr.
Opleidingen: PhD Robotica (Carnegie Mellon University, Pittsburgh, 2003), M.Sc. Informatica (McGill University, Montreal, 1997), B.Sc. Natuurkunde (McGill University, Montreal, 1995)
Functie: associate professor lucht- en ruimtevaartkunde aan het Massachusetts Institute of Technology (MIT)
Dinsdagmiddag landt hij op Schiphol, vanuit het Amerikaanse Boston. Woensdag is hij de hoofdspreker op het symposium Intelligent Machines in Nijmegen. En donderdag net na het middaguur vliegt hij weer terug naar de andere kant van de oceaan. Nee, hij heeft zelfs geen tijd om ook maar iets van Amsterdam te zien, laat staan van de rest van Nederland, terwijl dit bezoek toch zijn eerste keer in de Lage Landen is.
De in Vancouver geboren Nicholas Roy lijkt tijdens het interview geen last te hebben van een jetlag. Handige eigenschap voor iemand voor wie vliegtuigen de grootste passie uit zijn kindertijd waren. Stapels boeken over vliegtuigen had hij als kind verzameld. Toch valt het feit dat hij nu associate professor lucht- en ruimtevaartkunde is niet terug te voeren op die kinderpassie. Roy: “Mijn vrouw wees me op die boeken. Ik was ze zelf al helemaal vergeten.”
Via de natuurkunde en de kunstmatige intelligentie kwam hij terecht bij de robotica van luchtvaartuigen en andere machines. “Ik was niet goed genoeg in natuurkunde”, zegt Roy. “Met computers was ik veel beter. Ik hou vooral van de combinatie van hard- en software. Aan de ene kant slimme algoritmen bedenken die de kunstmatige intelligentie vooruit helpen. En aan de andere kant ook echt iets bouwen dat rond rijdt of vliegt in de fysieke wereld.”
Hij werkt bij een van de top-roboticalabs in de wereld: het beroemde Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL) van het Massachusetts Institute of Technology aan de oostkust van de VS, net buiten Boston. Hier geeft hij leiding aan een groep van drie postdoc-onderzoekers, acht promovendi en een zestal studenten. “Ik zeg altijd tegen mijn studenten: ga kijken wat de robot niet kan, en waarvan je wilt dat hij het wel kan. Kom dan terug en vertel me wat je in grote lijnen wilt doen, maar waarvan je niet weet hoe je het in detail moet aanpakken. Dan gaan we dat proberen op te lossen.”
Robot-evolutie
Voor buitenstaanders is het niet zo gemakkelijk om de prestaties van de robotica op waarde te schatten. Waar blijven immers al die robots die ons decennia geleden werden voorspeld? De verwachtingen waren eind jaren vijftig zo groot dat ze in de praktijk alleen maar konden tegenvallen. En dat is gebeurd. Anno 2010 is de succesvolste commerciële robot ter wereld de Roomba-robotstofzuiger, toch een apparaat met beperkte mogelijkheden. We hebben nog steeds geen robot waarmee we gezellig aan de bar kunnen hangen of eentje die onze huishoudelijke klusjes uit handen neemt.
Veel van de vooruitgang in de robotica heeft de commerciële toepassingen nog niet gehaald en valt vooral te bewonderen in de beste labs, zoals dat van Roy. Wat zijn volgens de Canadees de belangrijkste doorbraken van de afgelopen vijftien jaar?
Hij schetst die vooruitgang aan de hand van vier robots waaraan hij sinds eind jaren negentig heeft bijgedragen. “In 1998 reed in het Smithsonian Museum in Washington DC de robotmuseumgids Minerva rond. Hij kon bezoekers helpen bij een rondje door het museum. Maar Minerva moest op zijn tenen lopen voor een beetje acceptabele ruimtelijke oriëntatie. En ook de interactie met de bezoekers was nog behelpen. Het werk aan Minerva leidde in 2003 tot de zorgrobot Pearl, die ouderen helpt om langer zelfstandig te blijven wonen. Hij knapt allerhande klusjes voor ze op. De zorgrobot was al beter in de ruimtelijke oriëntatie, maar moest vooral verbeterd worden in de omgang met mensen, bijvoorbeeld via een veel beter spraakinterface.”
Aan beide robots werkt Roy inmiddels niet weer, maar de kennis en ervaring die hij ermee heeft opgedaan, heeft hij gebruikt voor een van zijn huidige paradepaardjes: een met spraak bestuurbare intelligente robotrolstoel: “Patiënten met een ernstige spierziekte kunnen de rolstoel bijvoorbeeld vragen om hen naar de lift of de fysiotherapeut te brengen. Ook kunnen ze via een Skypeverbinding een pizza te bestellen. De rolstoel leert van de wensen en behoeften van de gebruiker, bijvoorbeeld dat hij vaak de ene lift neemt en niet de andere. Wij werken intensief samen met patiënten en verzorgers van het zorgcentrum Boston Home. Het is heel bevredigend om te zien hoe dit werk de levenskwaliteit van patiënten verbetert doordat ze zelfstandiger kunnen functioneren.”
Roy schetst de technologische en wetenschappelijke vooruitgang die ten grondslag lagen aan de evolutie van Minerva via Pearl naar de met spraak bestuurbare robotrolstoel. “De eerste belangrijke doorbraak ligt op het terrein van het in kaart brengen van de ruimtelijke omgeving. In 1995 was dat een hels karwei. Ik wil niet zeggen dat dat probleem anno 2010 helemaal is opgelost, maar de resultaten zijn met sprongen verbeterd. Als je robot goede sensoren heeft, kun je inmiddels standaard software van het web downloaden waarmee de robot een betrouwbare kaart van de omgeving kan maken.”
Dat doet een robot trouwens heel anders dan mensen. “Robots zien de wereld geometrisch: in termen van afstanden, ruimten, puntenwolken en voorwerpen. Mensen zien ruimtes op een functionele manier: hier is een werkkamer, daar een vergaderkamer, daar de wc, daar de lift. Afstanden kunnen we veel slechter schatten dan robots.”
Ook stellen we andere eisen aan robots dan aan mensen, zegt Roy. Mensen mogen best kleine, lokale fouten maken. In de haast stoot je bijvoorbeeld even een deur aan. Kan gebeuren. Maar je wilt absoluut niet dat een robot dezelfde fout maakt. Dat zou de robot of de deur ernstig kunnen beschadigen. Misschien dat dat in de toekomst met flexibelere en zachtere robots nog gaat veranderen, maar nu nog programmeren we onze robots zo dat ze absoluut niet zomaar ergens tegenaan mogen botsen.
Een tweede sprong voorwaarts is volgens Roy de sterk verbeterde controle over het fysiek van de robot. “Een robot loopt veel beter dan vijftien jaar geleden. Onbemande vliegtuigen en helikopters vliegen veel langer dan destijds. En zowel grond- als luchtrobots kunnen in veel complexere omgevingen hun weg vinden.”
Stille revolutie
Maar de belangrijkste doorbraak in de robotica en de kunstmatige intelligentie ligt op fundamenteel wetenschappelijk niveau, en kan als een paradigmaverschuiving worden omschreven. Decennialang hebben informatici geprobeerd om computers en robots intelligent te maken door ze vol te stoppen met voorgeprogrammeerde regels. Als ware het leven een schaakwedstrijd. Dat leidde tot veel minder successen dan gedroomd.
De basis van de stille revolutie die de laatste jaren heeft plaatsgevonden ligt volgens Roy “bij slimme statistische technieken die razendsnel betekenis destilleren uit een grote berg aan voorbeelden of andere data.” Zo zijn dankzij het wereldwijde web nu voor het eerst in de geschiedenis enorme hoeveelheden data vrij beschikbaar voor deze statistische technieken: teksten, beelden en geluidsopnames. Deze stille revolutie heeft successen opgeleverd bij onder andere automatische vertaling, automatische spraakherkenning, automatische beeldherkenning en het in kaart brengen van een ruimtelijke omgeving. De resultaten liggen nog niet op menselijk niveau, maar zijn wel veel beter dan een jaar of tien geleden.
Naast het onderzoek aan de autonome robotrolstoel, heeft Roy nog twee belangrijke onderzoekspijlen op zijn boog: autonome mini-UAV’s (unmanned aerial vehicles) en het nieuwe robotplatform PR2. “Het doel met onze mini-UAV’s is om ze zo klein te maken dat ze tijdens een of andere reddingsactie door een willekeurig gebouw kunnen vliegen en geen GPS nodig hebben, zoals de grote UAV’s van bijvoorbeeld het Amerikaanse leger dat wel nodig hebben.”
Afgelopen zomer deed zijn groep mee aan een speciale wedstrijd. Mini-UAV’s moesten een gebouw binnenvliegen dat model stond voor de Three Mile Island-kerncentrale waar in 1979 een ernstig kernongeluk plaatsvond. De mini-UAV’s moesten foto’s maken van de controlepanelen in het zenuwcentrum van de centrale om te bepalen of het wel of niet veilig was voor mensen om naar binnen te gaan.
“Onze mini-UAV had van tevoren geen idee van hoe het gebouw eruit zag. Toch was hij in 4,5 minuut in staat om het gebouw door te vliegen, de controlekamer te vinden, foto’s te maken van het controlepaneel en die naar ons toe te sturen. Ons beste toestel is nu 75 centimeter lang en eigenlijk is dat voor de praktijk nog te groot. We willen er eentje maken die kleiner is dan 40 centimeter.”
Open-sourcerobot
Ten slotte werkt Roy aan een vierde robot, de Personal Robot 2, kortweg PR2 (uitgesproken als pier-toe). De anderhalve meter hoge PR2 is een product van het Californische bedrijf Willow Garage, dat commerciële servicerobots ontwikkelt. Het bedrijf denkt dat robotonderzoekers veel te lang steeds opnieuw het wiel probeerden uit te vinden. Te weinig kennis werd gedeeld. De filosofie van Willow Garage is om elf van hun PR2-robots gratis aan toplaboratoria ter beschikking te stellen om nieuwe software voor de robot te ontwikkelen. In ruil voor de gratis robot moeten de onderzoekers dan wel de nieuw ontwikkelde software gratis voor de andere onderzoeksgroepen beschikbaar maken. Een open-sourcerobotproject dus. “PR2 kan de vaatwasser leegruimen, allerhande voorwerpen oppakken en manipuleren en zelfs de was opvouwen. Wij zijn hem aan het uitbreiden met betere mens-machineinteractie, zoals we dat bij de robotrolstoel ook al hebben gedaan.”
Hoe ziet Roy de toekomst van de robotica? Ja, hij kent de vragen van de journalisten en de science-fictionachtige vergezichten die het publiek moeten verleiden. “Ik zie robots niet slimmer worden dan mensen,” zegt hij. “Dat moeten we ons ook helemaal niet als doel stellen. Ik ben een ingenieur. Ik leer mijn studenten altijd om niet te speculeren. Ik ben geïnteresseerd om modellen en machines te bouwen op basis van wat we nú weten.”
Toch komt er ook volgens Roy ongetwijfeld steeds meer kunstmatige intelligentie in ons alledaagse leven: in de gezondheidszorg, de dienstverlening, in verkeer en vervoer en in talloze toepassingen die we nu nog niet kunnen bedenken. Maar met een steek naar Ray Kurzweils voorspelling dat machines binnen twee decennia slimmer worden dan mensen (uit zijn bestseller The singularity is Near), besluit hij: “Niemand heeft ooit iets zinvols over de toekomst gezegd, behalve dan om de verkoop van een boek omhoog te stuwen.”
Internet
http://web.mit.edu/aeroastro/people/roy.html Homepage van Nicholas Roy
www.csail.mit.edu/ MIT’s beroemde AI-lab CSAIL
http://groups.csail.mit.edu/rrg/ Roy’s Robust Robotics Group bij CSAIL
www.youtube.com/watch?v=f7oD3W1kpSI Intelligente, met spraak bestuurbare robotrolstoel ontwikkeld door de Roy’s MIT-roboticagroep
http://groups.csail.mit.edu/rrg/index.php?n=Main.Videos Filmpjes van mini-UAV’s ontwikkeld bij Roy’s lab
www.youtube.com/watch?v=mfO31-QNJ5c Minerva Tour Guide Robot (1998)
www.youtube.com/watch?v=6T8yhouP0l0 Pearl, een zorgrobot voor ouderen (2003)
www.snn.ru.nl/symposium-2010/ Het Intelligent Machines Symposium, gehouden op 17 november 2010 in Nijmegen. Nicholas Roy was er de hoofdspreker.
www.snn.ru.nl/symposium-2010/ Het Intelligent Machines Symposium, gehouden op 17 november 2010 in Nijmegen. Nicholas Roy was er de hoofdspreker.
Thursday, February 17, 2011
Supercomputer Watson crowned king in Jeopardy - The IBM Challenge
Lees mijn uitgebreide artikel over Watson & Jeopardy uit NRC Handelsblad: http://benniemols.blogspot.com/2011/01/wie-is-de-beste-quizspeler-computer-of.html
In a three day match, IBM's supercomputer Watson has beaten the two best human players in the history of America's most popular tv-quiz Jeopardy.
Watch here part 1 of the third and final match:
http://www.youtube.com/watch?v=l2_fM6e9AiA&feature=youtube_gdata_player
Watch here part 2 of the third and final match:
http://www.youtube.com/watch?v=DHGu0-p-3QQ&feature=youtube_gdata_player
The end result:
IBM's Watson: 77.147 dollar
Ken Jennings: 24.000 dollar
Brad Rutter: 21.600 dollar
On top of this, Watson won 1 million dollar (donated by IBM to the charities World Visionair and worldCommunityGrid.org), Ken Jennings earned an extra 300.000 dollar (half of which donated to a charity) and Brad Rutter an extra 200.000 dollar (half of which donated to a charity).
Watson answered very fast, gave a lot of correct answers and some occasional wrong answers. In one case it made a definitely non-human mistake: Brad Rutter first gave a wrong answer. Next, Watson repeated the same wrong answer. No human player would ever have done that. But this is because Watson does not hear what the other players say.
All in all, Watson outperformed the best human players. Watson's electronic brain solves Jeopardy questions very differently from humans, but who cares. Watson used brute force, humans rely on their superior pattern recognition and highly developed linguistic abilities.
For a computer to win in Jeopardy, is much more difficult than to win in chess, as IBM's supercomputer Deep Blue did in 1997 against world champion Gary Kasparov. Natural language is highly ambiguous, which makes interpretation for a computer difficult. But now IBM has shown that computers are able to do just that.
The scientific research that has led to Watson is much more useful for the world than the research that has led in the 80's and 90's to better than human chess computer. Watson's victory shows that computers are ready to answer questions asked in complicated and often ambiguous natural language.
In the coming years this will lead to new applications of Question-Answering-software for businesses, health organisations, governmental organisations, non-governmental organisations and general consumers.
Wednesday, February 16, 2011
Supercomputer Watson superieur in tweede ronde Jeopardy
Tijdens de tweede van drie matchdagen in de Amerikaanse kennisquiz Jeopardy! demarreerde supercomputer Watson ver weg van zijn twee menselijke tegenstrevers. Watson antwoordde razendsnel en had de meeste van zijn antwoorden goed.
Bekijk hier deel 1 van dag 2: http://www.youtube.com/watch?v=PHhDLUVAtqU&feature=youtube_gdata_player
Bekijk hier deel 2 van dag 2: http://www.youtube.com/watch?v=HR2_M8kL_3o&feature=youtube_gdata_player
Lees mijn uitgebreide artikel over Watson & Jeopardy uit NRC Handelsblad: http://benniemols.blogspot.com/2011/01/wie-is-de-beste-quizspeler-computer-of.html
Stand na de tweede dag in Jeopardy!:
1. Watson: 35.734 dollar
2. Brad Rutter: 10.400 dollar
3. Ken Jennings: 4.800 dollar
Morgen is de derde en laatse matchdag. De winnaar ontvangt een miljoen dollar. Mocht Watson winnen, dan doneert IBM het prijzengeld geheel aan een goed doel.
Bekijk hier deel 1 van dag 2: http://www.youtube.com/watch?v=PHhDLUVAtqU&feature=youtube_gdata_player
Bekijk hier deel 2 van dag 2: http://www.youtube.com/watch?v=HR2_M8kL_3o&feature=youtube_gdata_player
Lees mijn uitgebreide artikel over Watson & Jeopardy uit NRC Handelsblad: http://benniemols.blogspot.com/2011/01/wie-is-de-beste-quizspeler-computer-of.html
Stand na de tweede dag in Jeopardy!:
1. Watson: 35.734 dollar
2. Brad Rutter: 10.400 dollar
3. Ken Jennings: 4.800 dollar
Morgen is de derde en laatse matchdag. De winnaar ontvangt een miljoen dollar. Mocht Watson winnen, dan doneert IBM het prijzengeld geheel aan een goed doel.
Tuesday, February 15, 2011
Supercomputer Watson speelt gelijk in eerste ronde Jeopardy
http://latimesblogs.latimes.com/technology/2011/02/ibms-watson-on-jeopardy-round-1-ends-in-a-tie.html
Bekijk deel 1 van dag 1 op YouTube: http://www.youtube.com/watch?v=BfNBWJTGEEA&feature=youtube_gdata_player
Bekijk deel 2 van dag 1 op YouTube: http://www.youtube.com/watch?v=FXH7jn2AHAw&feature=youtube_gdata_player
Lees mijn uitgebreide artikel over Watson & Jeopardy uit NRC Handelsblad: http://benniemols.blogspot.com/2011/01/wie-is-de-beste-quizspeler-computer-of.html
Stand na dag 1:
1./2. Watson en Brad Rutter: 5.000 dollar
3. Ken Jennings: 2.000 dollar
Bekijk deel 1 van dag 1 op YouTube: http://www.youtube.com/watch?v=BfNBWJTGEEA&feature=youtube_gdata_player
Bekijk deel 2 van dag 1 op YouTube: http://www.youtube.com/watch?v=FXH7jn2AHAw&feature=youtube_gdata_player
Lees mijn uitgebreide artikel over Watson & Jeopardy uit NRC Handelsblad: http://benniemols.blogspot.com/2011/01/wie-is-de-beste-quizspeler-computer-of.html
Stand na dag 1:
1./2. Watson en Brad Rutter: 5.000 dollar
3. Ken Jennings: 2.000 dollar
Subscribe to:
Posts (Atom)