De iCub-peuterrobot kan woordjes leren in interactie met mensen die tegen de robot praten zoals ze tegen een kind zouden doen (deze week gepubliceerd onderzoek in het wetenschappelijk tijdschrift PLOS One).
Lees meer over de iCub-robot in het onderstaande artikel dat ik voor KIJK 3-2011 heb geschreven:
Laat het robotkind maar spelen
iCub is een robotkind van een jaar of drie. Net zoals een echt kind leert hij van zijn omgeving door te zien, te horen en te voelen. iCub moet ons de weg wijzen naar een beter begrip van het menselijk brein en naar betere robots.
De iCub-robot staat vandaag bewegingsloos in een metalen beugel. Hij heeft even vakantie. 6 december 2010 is een vrije dag in Spanje en de onderzoekers die de iCub normaal zijn kunstjes laten vertonen, hebben allemaal vrij. Maar de Nederlander Paul Verschure heeft de deuren van het roboticalab geopend en me aan iCub voorgesteld.
iCub is een kleuterrobot, gemodelleerd naar een kind dat tussen drie en drieëneenhalf jaar oud is. Door een wit masker kijken grote, zwarte robotpupillen me aan. Het metalen skelet zit vol elektronica en maakt van iCub het meest geavanceerde robotkind ter wereld. Vooral de handen van iCub zien er zeer verfijnd uit. Perfecte grijphanden met vingerkootjes die omhuld zijn met een stevige plastic huid. Op een filmpje zie ik hoe iCub met zijn ogen een bewegend balletje volgt, er met een hand naar toe beweegt en het balletje vast grijpt. “De makers van de iCub zijn gespecialiseerd in de coördinatie tussen de ogen en de handen”, zegt Verschure. “Daarom is de rest van de robot eigenlijk om de handen heen gebouwd.”
Verschure heeft de leiding over zo’n dertig onderzoekers van het Laboratory for Synthetic Perceptive, Emotive and Cognitive Systems (SPECS) Het lab ligt midden in Barcelona. De kerktorens van Antoni Gaudi’s beroemde Sagrada Familia zijn in de verte zichtbaar. Verschure is in Nederland opgeleid als psycholoog, maar week daarna eerst uit naar de kunstmatige intelligentie en later naar de harde neurowetenschappen. Via de Verenigde Staten en Zwitserland kwam hij in Barcelona terecht, waar hij nu de psychologie, de neurowetenschappen en de kunstmatige intelligentie met elkaar combineert.
Testplatform
In de eerste levensjaren leert het menselijk brein vooral doordat het lichaam spelenderwijs de buitenwereld verkent. Er komen steeds meer aanwijzingen dat dit leerproces ook cruciaal is voor de latere cognitieve ontwikkeling van sociaal gedrag en taal. Vandaar de keuze om niet met een volwassen mensachtige robot onderzoek te doen, maar met een kleuterrobot.
Verschure geeft een rondleiding door zijn lab. Hier staat een insectachtige robot met chemische voelsprieten. Daar staat een robot op wielen voor onderzoek naar robotnavigatie. “Ons doel is in de eerste plaats om via robots het menselijk brein beter te begrijpen. Maar als we betere modellen hebben van het brein, dan kunnen we ook betere robots bouwen. De iCub en onze andere robots dienen allereerst als een testplatform voor onze breinmodellen, als toets van onze hypotheses.”
Neem bijvoorbeeld het herkennen van het gezicht van iemand die je eerder hebt gezien. Dat is voor een computer of voor een robot razend moeilijk, maar een driejarige kan dat in ongeveer honderd milliseconden. Een stuk software dat gezichten binnen enkele minuten herkent, is voor een iCub waardeloos. iCub moet bekende gezichten ook in honderd milliseconden herkennen. Dat stelt hoge eisen aan de software voor het visuele systeem van de robot.
Verschure: “Een robot dwingt je na te denken over hoe je met imperfecties en onvoorspelbaarheden van de echte wereld omgaat. Dat wordt in een abstract model dat alleen op papier bestaat niet getoetst. Als je je aan een robot verbindt, liggen al je aannames op tafel. Je kunt niks onder de vloer vegen. Je kunt meten of de robot het doet of niet.”
Open-source De eerste iCub werd in 2004 gebouwd door het Italian Institute of Technology (IIT) in Genua. Inmiddels heeft iCub-1 zo’n twintig broertjes gekregen voor wetenschappelijk onderzoek (geen in Nederland). Binnen het consortium RobotCub ontwikkelen elf Europese universiteiten en onderzoeksinstituten gezamenlijk nieuwe software voor de iCub. Dit open-source-karakter onderscheidt iCub van vergelijkbare Amerikaanse en Japanse robotkinderen.
Het lab van Verschure beschikt nu ruim een jaar over een iCub. De eerste mijlpaal is dat hij de breinarchitectuur waaraan hij al zo’n twintig jaar werkt (zie kader), heeft overgebracht op het robotkind. “Onze iCub kan niet alleen een balletje met zijn ogen volgen en grijpen naar het balletje, hij kan ook een vorm van tafeltennis spelen. Dat is weer een stap moeilijker. Ook hebben we onze architectuur voor het visuele systeem van iCub getest. Ons systeem herkent niet alleen gezichten maar allerhande voorwerpen. Toch presteert het daarnaast net zo goed op het herkennen van gezichten als de beste gezichtsherkenningssoftware.”
De Europese iCub-samenwerking wordt sinds dit jaar in drie nieuwe projecten voortgezet. Binnen ITALK werken onderzoekers aan de sociale interactie tussen iCub en de mens en aan het uitbreiden van iCub met de basale taalvaardigheden van een kleuter. Binnen RoboSKIN wordt een robothuid ontwikkeld om iCub in de toekomst ook een aaibare buitenkant te geven, in plaats van de alleen het metalen skelet dat hij nu heeft. En ten slotte worden binnen AMARSi aanpasbare modules ontwikkeld die de motorische vaardigheden van iCub uitbreiden.
Verschure gaat zich met zijn medewerkers richten op de sociale interactie. “Ons doel is om iCub in interactie met een mens een nieuw spelletje te leren. De mens doet het spelletje voor en iCub moet daar de bedoeling uit zien te halen en dan het spelletje met de mens kunnen spelen.”
Breinreparatie
De centrale filosofie van Verschure is dat hoe beter we het brein begrijpen, hoe beter we het ook kunnen nabouwen en zelfs kunnen repareren. Voor het begrijpen en het nabouwen dienen de robots. Voor het repareren werken de onderzoekers samen met twee ziekenhuizen in Barcelona. Verschure: “We willen een effectievere revalidatietherapie ontwikkelen voor patiënten die door een beroerte verlammingen hebben opgelopen.”
De traditionele revalidatie gebeurt met fysiotherapie. Dan beweegt de therapeut bijvoorbeeld de vingers van een verlamde hand herhaaldelijk heen en weer. “Dat is een arbeidsintensieve revalidatie”, zegt Verschure, “waarvan bovendien niet wetenschappelijk is bewezen wat er dan in de hersenen precies verandert. Terwijl de bron van het probleem in de hersenen zit.”
Vanuit hetzelfde breinmodel dat de onderzoekers voor de iCub-robot gebruiken, hebben ze een soort computerspel als revalidatiesysteem ontwikkeld. Het systeem meet via een camera precies hoe een patiënt tijdens het spel zijn arm en zijn hand beweegt. Het is dit jaar getest op twintig patiënten en presteert duidelijk beter dan alle andere bekende revalidatiesystemen. Vanaf volgend jaar wordt een Europees project gestart om het als thuissysteem voor patiënten te introduceren. De patiënt hoeft dan niet meer de deur uit naar de fysiotherapeut maar kan thuis achter zijn pc en met een webcam intensief aan zijn herstel werken.
Verschure: “Dit voorbeeld laat zien dat onze filosofie om tegelijkertijd te werken aan het begrijpen, bouwen en repareren van het brein concrete resultaten oplevert. Voor veel theoretische neurowetenschappers staan patiënten ver van hun modellen. Ik vind dat een arrogante houding. Daarachter gaat de onzekerheid schuil dat hun theorie weinig te bieden heeft aan de praktijk. Maar het gaat juist om het toetsen van je modellen in de praktijk. Daarom hou ik van het werken met robots en patiënten. Niet praten, maar doen. Werkt het of werkt het niet? Laat maar zien wat je waard bent.”
[kader 1:]
iCub-robot in het kort:
Lengte: 104 cm
Gewicht: 22 kg
Functionaliteit: Motoren in hoofd, armen, handen, heupen en benen zorgen voor 53 vrijheidsgraden van beweging. iCub kan zien en horen. Dankzij versnellingsmeters en gyroscopen heeft hij ook een gevoel voor de houding van zijn eigen lichaam en voor beweging.
Kosten per iCub: € 250.000. Hoofd alleen: € 30.000
Financiering: € 8,5 miljoen uit het zesde kaderprogramma van de EU. Looptijd eerste fase: 2004-2009. Tweede fase vanaf 2010.
[kader 2:]
Hoe werkt het iCub-brein?
De iCub-ontwerpers hebben de robot een aantal ‘aangeboren’ eigenschappen meegegeven. Zo kan iCub dankzij de standaard meegeleverde software voorwerpen onderscheiden van hun achtergrond en gezichten onderscheiden van overige voorwerpen, iets wat een pasgeborene ook al kan. Door de standaard software uit te breiden, kunnen iCub-onderzoekers de robot nieuwe dingen laten leren.
De onderzoeksgroep van Paul Verschure gebruikt een breinmodel dat uit drie delen bestaat die onderling informatie uitwisselen. Het model is stukje bij beetje in de afgelopen twintig jaar ontwikkeld. Het is gebaseerd op hoe een zoogdierenbrein zintuiglijke informatie gebruikt om het lichaam in beweging te zetten. Dat is de primaire taak van elk brein, of het nu een rattenbrein is of een mensenbrein.
Het eerste deel van dit model is het reactieve brein. Op basis van wat iCub ziet, hoort en voelt, genereert zijn brein snel een automatische reactie, bijvoorbeeld uitwijken voor een bal die op de robot af komt. Over dit deel heeft de robot geen controle net zoals een mens ook geen controle heeft over dit primitieve deel van onze hersenen. Dit deel is gebaseerd op het evolutionair oudste deel van de hersenen, de hersenstam, gelegen aan de bovenzijde van het ruggenmerg.
Het tweede deel is het adaptieve deel. Dit deel kan leren en dus in de tijd veranderen. Hiermee kan iCub bijvoorbeeld leren hoe een bal eruit ziet en gezichten leren herkennen van mensen die hij eerder heeft gezien. Dit deel is gebaseerd op drie menselijke hersenstructuren: de hippocampus (belangrijk voor het geheugen), de basale ganglia (belangrijk voor de controle van bewegingen) en de amygdala (belangrijk voor emoties).
Het derde deel van het iCub-brein is het contextuele deel. De iCub gebruikt dit deel om zijn handelingen te plannen en nieuwe strategieën te leren op basis van eerdere ervaringen. Hoe moet hij zijn arm en hand bewegen wanneer een bal met een bepaalde snelheid en onder een bepaalde hoek op hem af komt? En wat als de bal onderweg nog tegen een muurtje botst en daarna op hem af komt? Dit deel is gemodelleerd naar een deel van de hersenschors dat betrokken is bij de hogere mentale aspecten van waarnemen, handelen, plannen en leren. Evolutionair gezien is dit het jongste deel van de hersenen.
Op een dieper niveau wordt elk van deze drie delen gemodelleerd met een verzameling kunstmatige hersencellen die in een netwerk met elkaar zijn verknoopt. De kunst is om met een relatief beperkte hoeveelheid kunstmatige hersencellen (enkele tienduizenden − tegenover de honderd miljard van een mensenbrein) toch realistisch gedrag te genereren.
Internet
www.robotcub.org/
www.icub.org/
www.youtube.com/watch?v=VKPkqneze6k Een filmpje van iCub in actie, met uitleg van Verschure
www.youtube.com/results?search_query=iCub&search_type=&aq=f Meer iCub-filmpjes op YouTube
http://specs.upf.edu/people/331 Meer informatie over het onderzoek van Paul Verschure
Friday, June 15, 2012
Tuesday, June 12, 2012
Stofzuigen is moeilijker dan schaken
Kom op maandag 18 juni 2012 naar het Kenniscafé in De Balie in Amsterdam voor een inspirerende discussieavond die in het teken staat van denkende machines. Wat kunnen denkende machines en wat willen we van denkende machines? Aanleiding voor het Kenniscafé is de honderdste geboortedag van Alan Turing op zaterdag 23 juni aanstaande. Alan Turing is een van de belangrijkste computerpioniers en grondlegger van de kunstmatige intelligentie.
Bijdragen komen deze avond van de informatici Peter Sloot (UvA) en Catholijn Jonker (TU Delft) en van ondergetekende, Bennie Mols (naar aanleiding van mijn boek Turings Tango). Omdat ik maandagavond in Engeland ben vanwege twee Turingconferenties, zal ik helaas alleen virtueel bij het Kenniscafé aanwezig zijn, maar dat dan wel mede dankzij de Universele Turingmachine en Turing als pionier van het digitale tijdperk....
Beluister maandagavond verder de column van Maarten Keulemans, bekijk een Turingmachine gemaakt van LEGO (door het Centrum Wiskunde & Informatica) en doe mee aan de Turingtest (verzorgd door science center NEMO). Presentatie is in handen van Martijn van Calmthout, chef Wetenschap van de Volkskrant.
Het Kenniscafé is een coproductie van de Volkskrant, NEMO, KNAW en de Balie.
Kenniscafé De Balie: 20.00-22.00 uur
Kaarten: € 8,-
Info en reserveren via www.debalie.nl
Thursday, June 7, 2012
7 juni 1954: sterfdag van Alan Turing
Het Radio 1-programma Goedemorgen Nederland interviewde mij vanochtend naar aanleiding van mijn boek Turings Tango over Alan Turing. Beluister het fragment:
23 juni aanstaande is feestelijker: dan is het precies 100 jaar geleden dat Alan Turing werd geboren. Dat is de reden dat het hele jaar 2012 is uitgeroepen tot het internationale Alan Turing-jaar.
23 juni aanstaande is feestelijker: dan is het precies 100 jaar geleden dat Alan Turing werd geboren. Dat is de reden dat het hele jaar 2012 is uitgeroepen tot het internationale Alan Turing-jaar.
Tuesday, June 5, 2012
De regels van ruimtelijke vormen - Spinozaprijs voor wiskundige Ieke Moerdijk
Dit artikel is gepubliceerd in NRC Handelsblad van dinsdag 5 juni 2012
Geboortejaar: 1958
Verbonden aan: Radboud Universiteit Nijmegen
Doet onderzoek naar: ruimtelijke vormen in drie, vier of zelfs een willekeurig groot aantal dimensies. Deze tak van de wiskunde heet topologie, een abstracte meetkunde. De topologie bestudeert de essentiële eigenschappen van objecten die niet veranderen als je de objecten vervormt. Vergelijk het met kleien volgens bepaalde regels: je mag een stuk klei indeuken, uitrekken of verbuigen, maar niet verscheuren, gaten prikken of stukken aan elkaar plakken. Zo kun je een bolletje klei boetseren tot een piramide. Maar je kunt van het bolletje geen fietsband maken zonder twee stukken aan elkaar te plakken en daarmee de regels te overtreden. Topologie kent vele toepassingen, zoals voor het begrijpen van de eigenschappen van plastics en in de snaartheorie, de theorie die probeert de vier fundamentele natuurkrachten met elkaar te verenigen.
Wat was uw recept om Spinozalaureaat te worden?
Geen recept natuurlijk, alsof ik dit zelf kon plannen! Ik was compleet verrast toen ik gebeld werd. Ik zie de prijs als een erkenning voor het feit dat ik onvermoede verbanden heb gelegd tussen de meetkunde en de wiskundige logica. Dat zijn twee deelgebieden die op het eerste gezicht ver uit elkaar liggen. Ik was een van de heel weinigen die voldoende van beide gebieden wist om dwarsverbanden te leggen.
Wat was uw grootste hindernis?
De grootste hindernis voor mij, maar eigenlijk voor alle theoretisch wiskundigen, is dat het niet meevalt om op de toppen van de subsidiegolven mee te surfen. Enerzijds is de wiskunde alom aanwezig. Neem de mobiele telefoon, de computer of de beveiliging van een bankpas. Anderzijds zit die wiskunde vaak mooi verstopt, zodat de maatschappij en de subsidiegevers zich er nauwelijks van bewust zijn. Bovendien is wiskunde een vak van de lange adem. Toepassingen grijpen soms terug op theorieën van tientallen jaren oud.
Wat is uw motivatie voor dit onderzoek?
Ik wil niet al te zeer als een romanticus overkomen, maar ik word toch vooral gedreven door de schoonheid en harmonie van de wiskunde. Wat wij mooie of elegante theorieën en stellingen noemen hebben vaak een sterk verklarende werking. Elegantie is vaak een indicatie dat een wiskundige ontdekking van blijvende waarde kan zijn. Om die reden geloof ik ook niet dat computers ooit de wiskundigen van vlees en bloed kunnen vervangen. Een lang en ingewikkeld bewijs geleverd door een computer is vergelijkbaar met een vaak herhaald experiment in de natuurkunde: het levert een argument dat een stelling waar is, maar levert niet per se een nuttig en productief inzicht aangaande waarom die stelling waar is. Wat mij intrigeert is de vraag waarom bepaalde wiskundige patronen op elkaar lijken. Vaak zit de sleutel in het vinden van de juiste concepten.
Wat gaat u met het geld van de Spinozapremie doen?
Ik zal het geld voornamelijk gebruiken om jonge onderzoekers aan te trekken. Zelfs in de theoretische wiskunde wordt het steeds moeilijker voor eenlingen of kleine groepen om de ontwikkelingen bij te benen. Daarnaast heb ik het altijd buitengewoon stimulerend gevonden om met jonge promovendi en postdocs te werken: ze houden je fris en dwingen je nieuwe wegen in te slaan. Verder wil ik het geld ook gebruiken om bijeenkomsten te organiseren met groepen in Frankrijk, Engeland, Duitsland en de VS. Veel voortgang in de wiskunde ontstaat in eerste instantie niet via publicaties maar via informele mondelinge uitwisseling van ideeën. Wiskunde is een sociale bezigheid.
Koralen en hersencellen
Dit artikel is gepubliceerd in NRC Handelsblad van zaterdag 28 april 2012
Bron: Robert Sinclair, Okinawa Institute of Science and Technology
De opgemeten vertakkingen in een hersencel (rood) en een stuk koraal uit Curacao (groen)
tonen dat vertakkingen in platte vlakken liggen. (De blauwe figuur is een referentiefiguur die
het gemakkelijker maakt om de andere twee figuren ruimtelijk te interpreteren.)
In het tijdschrift PLOS Computational Biology van april 2012 hebben wetenschappers van de Universiteit van Amsterdam en het Japanse Okinawa Institute of Science and Technology twee vliegen in een klap geslagen. Ze maten de hoeken in de vertakkingen van het koraal Madracis mirabilis uit Curacao en ze deden hetzelfde bij de vertakkingen van acht typen hersencellen. Deze metingen bevestigen het vermoeden dat de natuur een voorkeur heeft voor vertakkingen in platte vlakken. In hetzelfde artikel leverden de wetenschappers hiervoor ook een wiskundig bewijs.
Wiskundigen die vertakkingsproblemen bestuderen, werken met optimale vertakkingsbomen waarbij opeenvolgende takken alleen maar bepaalde hoeken met elkaar kunnen maken (Steiner-bomen). Alleen bij die bepaalde hoeken is een wiskundige vertakkingboom optimaal. Maar de levende natuur laat zien dat koralen en hersencellen optimale vertakkingsbomen vormen waarbij er geen enkel verband meer is tussen twee opeenvolgende hoeken. “Juist daardoor krijgt een koraal of een hersencel meer vrijheden om aan uiteenlopende biologische eisen te voldoen”, zegt Jaap Kaandorp van de Universiteit van Amsterdam, die samen met zijn promovendus Nol Chindapol bij het onderzoek betrokken was.
Het opgemeten koraal Madracis mirabilis uit Curacao levert het groene plaatje
uit de vorige illustratie.
Bron: Louis van der Laan (Zoölogisch Museum Amsterdam)
Monday, May 21, 2012
Is ons brein een geavanceerde computer?
Dit artikel is gepubliceerd in Filosofie Magazine van mei 2012 onder de titel: 'Computers hebben geen persoonlijkheid'
Op 23 juni 2012 is het precies honderd jaar geleden dat Alan Turing werd geboren. Turing is de geestelijke vader van de computer en de kunstmatige intelligentie. Hij droomde van een machine die kan denken zoals de mens.
In december 2011 werd in Groot-Brittannië een internetpetitie gelanceerd, gericht aan het Britse ministerie van Justitie: “Wij vragen de regering om aan Alan Turing postuum pardon te verlenen voor zijn veroordeling wegens ‘grove onfatsoenlijkheid’. In 1952 werd hij veroordeeld wegens ‘grove onfatsoenlijkheid’ met een andere man. Hij werd gedwongen om chemische castratie te ondergaan via de toediening van vrouwelijke hormonen. Twee jaar later doodde hij zichzelf met cyanide, slechts 41 jaar oud. Alan Turing werd tot wanhoop en een vroegtijdige dood gedreven door een land waarvoor hij zoveel had gedaan. Dit blijft een schande voor de Britse regering en de geschiedenis van het Verenigd Koninkrijk. Een officieel pardon kan dit onrecht in ieder geval voor een klein deel goed maken....[...].”
Alleen inwoners van Groot-Brittannië mogen de internetpetitie ondertekenen, maar wie dit doet − het kan nog tot december 2012 − moet eerst bewijzen dat hij een mens is en geen computer. De ondertekenaar moet daartoe een CAPTCHA invullen. Een CAPTCHA is een manier waarmee de computer bepaalt of een mens of een computerprogramma zich wil registreren. Daarbij wordt je gevraagd om een reeks vervormde letters en cijfers te herkennen en in te toetsen.
CAPTCHA staat voor Completely Automated Public Turingtest to tell Computers and Humans Apart. Een CAPTCHA is eigenlijk een omgekeerde Turingtest. In 1950 verzon de Britse wiskundige Alan Turing de Turingtest om een antwoord te kunnen geven op de filosofische vraag wanneer machines kunnen denken. In de Turingtest mag je via een toetsenbord en een beeldscherm − waarop alle tekst verschijnt − 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.
De Turingtest heeft een cultstatus bereikt onder wetenschappers, filosofen en zelfs onder het brede publiek. Tik op Twitter ‘Turingtest’ in, en elke dag verschijnen weer nieuwe tweets die, in alle vrijheid associërend, verwijzen naar Turings gedachte-experiment. Zo schreef #DomDoze: “Afgelopen nacht werd ik dronken en deed met mijn magnetron de Turingtest. Hij slaagde. Het was de dag waarop mijn keuken slimmer werd dan ikzelf.”
Waar de mens in de Turingtest moet bepalen of hij met een ander mens of met een computer chat, is het bij een CAPTCHA dus de computer die bepaalt of hij met een mens of met een computer te maken heeft. Wat een ironie: Om de man die de Turingtest heeft verzonnen van alle blaam te zuiveren, moet je anno 2012 eerst aan de computer bewijzen dat je een mens bent.
IJzeren discipline
De petitie om de voor homoseksualiteit veroordeelde Alan Turing postuum vrij te pleiten, werd gelanceerd aan de vooravond van het internationale Alan Turing-jaar 2012. Het belang van Alan Turing (1912-1954) voor de informatica is net zo groot als die van Isaac Newton voor de natuurkunde. Turing is de geestelijke vader van zowel de computer als de kunstmatige intelligentie. Daarnaast speelde hij tijdens de Tweede Wereldoorlog de hoofdrol in het kraken van de geheime Duitse Enigmacode door de Britten.
Turing heeft zich nooit filosoof gevoeld. Meer filosofisch contact dan het bijwonen van het college ‘Grondslagen van de Wiskunde’ bij Ludwig Wittgenstein heeft hij voor zover bekend ook niet gehad. Maar hij was een origineel denker die, geheel buiten de kring van academische filosofen om, een van de meest geciteerde artikelen uit de moderne filosofie heeft geschreven: het artikel ‘Computing Machinery and Intelligence’ uit 1950. Het was dit artikel waarin Turing de beroemde Turingtest beschreef, die aan de basis ligt van de filosofie van de kunstmatige intelligentie.
De man die een informaticus was voordat dit vakgebied werd uitgevonden en die een filosoof was zonder het te beseffen, werd in de jaren dertig van de vorige eeuw in Cambridge opgeleid als wiskundige. Terwijl er in die tijd een strikte scheiding bestond tussen zuivere en toegepaste wiskunde, trok Turing zich daar niets van aan. Een zuivere wiskundige dacht in die tijd alleen met pen en papier bij de hand na over stellingen en bewijzen. Turing dacht na over een hypothetische machine die berekeningen uitvoert.
In 1936 stelde hij zich het simpelste machinemodel voor dat beschrijft hoe de menselijke geest rekent. Zo’n machine moet symbolen kunnen opschrijven, lezen en wissen. Hij rustte zijn denkbeeldige machine uit met een oneindig lange band, een centrale controle-eenheid en een kop. De band, die onder de kop doorloopt, dient voor de in- en uitvoer van informatie en voor het geheugen. De centrale controle-eenheid voert de instructietabel uit (tegenwoordig noemen we die instructietabel een computerprogramma). De kop kan nullen en enen op de band schrijven en hij kan ze ook lezen of wissen. Zo’n machine heet een Turingmachine en het is Turings revolutionaire bijdrage aan de theoretische informatica. Elk probleem dat kan worden berekend, kan worden berekend op een Turingmachine.
Hoewel de Turingmachine geen concreet ontwerp is van een computer, vormt hij wel de theoretische basis van ons moderne begrip van een computer die niet alleen kan rekenen, maar alle soorten gedigitaliseerde informatie kan verwerken. Je pc, je laptop, je iPad en je smartphone zijn allemaal voorbeelden van Turingmachines. De kracht van de Turingmachine bracht Turing ook op het idee dat een machine in principe alles kan doen wat het menselijk brein ook kan.
Lichaam-geest
Turings fascinatie met het brein begon echter al veel eerder. In 1930, toen hij achttien jaar was, overleed zijn beste vriend, Christopher Morcom. In een brief aan Morcoms moeder schreef Turing na het overlijden: “Wat betreft de vraag waarom we een lichaam hebben; waarom we niet als vrije geesten leven of kunnen leven en als zodanig communiceren, we zouden misschien wel kunnen, maar dan zou er niets te doen zijn. Het lichaam geeft de geest iets om voor te zorgen en te gebruiken.”
Waar andere computerpioniers tijdens en vlak na de Tweede Wereldoorlog vooral nadachten over een machine die ingewikkelde berekeningen kan uitvoeren, dacht Turing al na over een machine die dezelfde cognitieve vaardigheden zou kunnen ontwikkelen als de mens: waarnemen, handelen, emotie, taal, leren, redeneren en bewustzijn. Tijdens een BBC-interview uit 1951 zei hij hierover: “Het hele denkproces is nog steeds grotendeels mysterieus voor ons, maar ik denk dat de poging om een denkende machine te maken ons veel zal helpen om uit te vinden hoe wij zelf denken.”
Turing gaf een geheel nieuwe draai aan het klassieke lichaam-geestdebat dat in de zeventiende eeuw begint bij René Descartes. Volgens Descartes zijn lichaam (of materie) en geest gescheiden substanties – écht verschillende zaken dus. Wat meteen het probleem oproept hoe beide toch kunnen samenwerken. De oplossing van Turing is duidelijk: als een computer de menselijke geest kan nabootsen dan is die geest niet zo bijzonder als Descartes meende. Alles wat de menselijke geest doet, is dan immers berekenbaar.
Turing gaat in feite zelfs nog verder dan de materialistische oplossing voor het lichaam-geestprobleem. De materialistische oplossing stelt dat geest alles is wat het brein, als onderdeel van het lichaam, produceert. De biologie van dat lichaam, en dus ook van het brein, wordt door een materialist gereduceerd tot natuurkunde: een beschrijving van het gedrag van alle atomen waaruit het lichaam bestaat. Turing meende dat psychologie direct te reduceren valt tot een computerprogramma, zonder de biologie van het brein hersencel voor hersencel, en molecuul voor molecuul, te simuleren.
Informatierevolutie
In zijn artikel over de Turingtest uit 1950 voorspelde hij dat computers nog vóór het jaar 2000 zouden slagen voor deze test zouden slagen. Dat was weinig meer dan een wilde gok. Met geen mogelijkheid had hij de stormachtige ontwikkeling van de computercapaciteiten kunnen voorspellen. Zoals de stoommachine aan het eind van de achttiende eeuw de industriële revolutie ontketende, zo hebben de computer en het internet in de jaren tachtig en negentig de informatierevolutie ontketend. Computer en internet zijn verlengstukken geworden van ons hele doen en denken.
Ondanks deze spectaculaire ontwikkelingen, is Turings voorspelling bij lange na niet uitgekomen. Alle computerchatprogramma’s vallen bij de Turingtest nog steeds razendsnel als niet-menselijk door de mand. Zodra je het gesprek een beetje persoonlijk maakt, raken ze in verwarring. Het fundamentele probleem is dat de computer geen contact maakt met de wereld. Taal en denken zijn sociale fenomenen, maar de computer is niet sociaal. Computers hebben geen persoonlijkheid. Ze hebben geen consistent verhaal, geen mening, geen smaak, geen emotie. “Het probleem met computers is dat niks ze kan schelen”, zei de Amerikaanse filosoof John Haugeland.
Meer dan zestig jaar nadat Turing zijn fameuze test lanceerde, moeten we concluderen dat geen enkele computer ook maar in de buurt is gekomen van het slagen voor de Turingtest, dat de test niet in staat is vooruitgang van kunstmatige intelligentie te meten, dat hij geen enkele praktische rol speelt in het wetenschappelijk onderzoek naar kunstmatige intelligentie en dat hij geen rekening houdt met het feit dat machine-intelligentie heel anders kan zijn dan menselijke intelligentie. Iedereen vindt dat vogels vliegen. Maar iedereen vindt ook dat Boeing 747’s vliegen, terwijl ze dat op een heel andere manier doen. Toch zou geen 747 ooit slagen voor een Turingtest voor vliegen als die net zo gebaseerd zou zijn op het imiteren van vogels als de Turingtest gebaseerd is op het imiteren van mensen.
Sociaal-emotionele intelligentie
Het menselijke brein is een informatieverwerkend, levend orgaan dat voortdurend in contact staat met de omgeving. Het is in honderden miljoenen jaren geëvolueerd om het lichaam te laten overleven in een onzekere en veranderende buitenwereld en om het lichaam zich te laten voortplanten. Het brein vraagt zich voortdurend af hoe het lichaam moet reageren op de omgeving. Het is goed in het leren van nieuwe kennis en vaardigheden. Het is ijzersterk in het herkennen van patronen: het gezicht van je moeder, het geluid van een politiesirene. En het brein heeft sociaal-emotionele intelligentie.
Het computerbrein is een niet-levende, op logica gebaseerde machine vol siliciumtransistoren, die geïsoleerd is van de omgeving. Het rekent extreem snel vergeleken met het menselijk brein. Het kan enorme hoeveelheden gegevens in zijn geheugen houden en wordt nooit moe. Maar qua leervermogen en qua patroonherkenning van beelden en geluiden kan de computer nog lang niet tippen aan de mens, om over sociaal-emotionele intelligentie maar te zwijgen. “Eén ding zal de computer nooit kunnen: van de apen afstammen”, zei Hugo Brandt Corstius ooit.
Het is daarom tijd om Turings test te vervangen door wat ik ‘Turings tango’ noem. Waar de Turingtest draaide om de vraag wanneer we kunnen zeggen dat computers denken, draait de Turing Tango om de vraag hoe de mens optimaal kan samenwerken met de computer. Wat is het beste tangopaar van mens en computer? Helaas heeft Turing niet lang genoeg geleefd om te kunnen zien hoe de computer zich ontwikkelde. Als hij had mogen meemaken dat de computer weliswaar goed blijkt te zijn in het exact en logisch volgen van regels, maar slecht in alles wat bij de mens heeft te maken met sociaal-emotionele intelligentie en met de in het lichaam gewortelde cognitie, dan had hij het brein volgens mij niet meer als een computer gezien, maar als een orgaan van een organisme. De computer is niet meer dan een manke metafoor voor het brein.
Boekinformatie
Bennie Mols. Turings Tango − Waarom de mens de computer de baas blijft. Nieuw Amsterdam, 2012. paperback € 18,95, 224 blz., ISBN 9789046812372
eBook ISBN 9789046812389
Internet
Het internationale Alan Turingjaar: www.mathcomp.leeds.ac.uk/turing2012/
De agenda voor Alan Turing-activiteiten in Nederland: www.alanturing2012.nl/
Videolinks behorende bij het boek Turings Tango: www.nieuwamsterdam.nl/turingstangovideolinks
In december 2011 werd in Groot-Brittannië een internetpetitie gelanceerd, gericht aan het Britse ministerie van Justitie: “Wij vragen de regering om aan Alan Turing postuum pardon te verlenen voor zijn veroordeling wegens ‘grove onfatsoenlijkheid’. In 1952 werd hij veroordeeld wegens ‘grove onfatsoenlijkheid’ met een andere man. Hij werd gedwongen om chemische castratie te ondergaan via de toediening van vrouwelijke hormonen. Twee jaar later doodde hij zichzelf met cyanide, slechts 41 jaar oud. Alan Turing werd tot wanhoop en een vroegtijdige dood gedreven door een land waarvoor hij zoveel had gedaan. Dit blijft een schande voor de Britse regering en de geschiedenis van het Verenigd Koninkrijk. Een officieel pardon kan dit onrecht in ieder geval voor een klein deel goed maken....[...].”
Alleen inwoners van Groot-Brittannië mogen de internetpetitie ondertekenen, maar wie dit doet − het kan nog tot december 2012 − moet eerst bewijzen dat hij een mens is en geen computer. De ondertekenaar moet daartoe een CAPTCHA invullen. Een CAPTCHA is een manier waarmee de computer bepaalt of een mens of een computerprogramma zich wil registreren. Daarbij wordt je gevraagd om een reeks vervormde letters en cijfers te herkennen en in te toetsen.
CAPTCHA staat voor Completely Automated Public Turingtest to tell Computers and Humans Apart. Een CAPTCHA is eigenlijk een omgekeerde Turingtest. In 1950 verzon de Britse wiskundige Alan Turing de Turingtest om een antwoord te kunnen geven op de filosofische vraag wanneer machines kunnen denken. In de Turingtest mag je via een toetsenbord en een beeldscherm − waarop alle tekst verschijnt − 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.
De Turingtest heeft een cultstatus bereikt onder wetenschappers, filosofen en zelfs onder het brede publiek. Tik op Twitter ‘Turingtest’ in, en elke dag verschijnen weer nieuwe tweets die, in alle vrijheid associërend, verwijzen naar Turings gedachte-experiment. Zo schreef #DomDoze: “Afgelopen nacht werd ik dronken en deed met mijn magnetron de Turingtest. Hij slaagde. Het was de dag waarop mijn keuken slimmer werd dan ikzelf.”
Waar de mens in de Turingtest moet bepalen of hij met een ander mens of met een computer chat, is het bij een CAPTCHA dus de computer die bepaalt of hij met een mens of met een computer te maken heeft. Wat een ironie: Om de man die de Turingtest heeft verzonnen van alle blaam te zuiveren, moet je anno 2012 eerst aan de computer bewijzen dat je een mens bent.
IJzeren discipline
De petitie om de voor homoseksualiteit veroordeelde Alan Turing postuum vrij te pleiten, werd gelanceerd aan de vooravond van het internationale Alan Turing-jaar 2012. Het belang van Alan Turing (1912-1954) voor de informatica is net zo groot als die van Isaac Newton voor de natuurkunde. Turing is de geestelijke vader van zowel de computer als de kunstmatige intelligentie. Daarnaast speelde hij tijdens de Tweede Wereldoorlog de hoofdrol in het kraken van de geheime Duitse Enigmacode door de Britten.
Turing heeft zich nooit filosoof gevoeld. Meer filosofisch contact dan het bijwonen van het college ‘Grondslagen van de Wiskunde’ bij Ludwig Wittgenstein heeft hij voor zover bekend ook niet gehad. Maar hij was een origineel denker die, geheel buiten de kring van academische filosofen om, een van de meest geciteerde artikelen uit de moderne filosofie heeft geschreven: het artikel ‘Computing Machinery and Intelligence’ uit 1950. Het was dit artikel waarin Turing de beroemde Turingtest beschreef, die aan de basis ligt van de filosofie van de kunstmatige intelligentie.
De man die een informaticus was voordat dit vakgebied werd uitgevonden en die een filosoof was zonder het te beseffen, werd in de jaren dertig van de vorige eeuw in Cambridge opgeleid als wiskundige. Terwijl er in die tijd een strikte scheiding bestond tussen zuivere en toegepaste wiskunde, trok Turing zich daar niets van aan. Een zuivere wiskundige dacht in die tijd alleen met pen en papier bij de hand na over stellingen en bewijzen. Turing dacht na over een hypothetische machine die berekeningen uitvoert.
In 1936 stelde hij zich het simpelste machinemodel voor dat beschrijft hoe de menselijke geest rekent. Zo’n machine moet symbolen kunnen opschrijven, lezen en wissen. Hij rustte zijn denkbeeldige machine uit met een oneindig lange band, een centrale controle-eenheid en een kop. De band, die onder de kop doorloopt, dient voor de in- en uitvoer van informatie en voor het geheugen. De centrale controle-eenheid voert de instructietabel uit (tegenwoordig noemen we die instructietabel een computerprogramma). De kop kan nullen en enen op de band schrijven en hij kan ze ook lezen of wissen. Zo’n machine heet een Turingmachine en het is Turings revolutionaire bijdrage aan de theoretische informatica. Elk probleem dat kan worden berekend, kan worden berekend op een Turingmachine.
Hoewel de Turingmachine geen concreet ontwerp is van een computer, vormt hij wel de theoretische basis van ons moderne begrip van een computer die niet alleen kan rekenen, maar alle soorten gedigitaliseerde informatie kan verwerken. Je pc, je laptop, je iPad en je smartphone zijn allemaal voorbeelden van Turingmachines. De kracht van de Turingmachine bracht Turing ook op het idee dat een machine in principe alles kan doen wat het menselijk brein ook kan.
Lichaam-geest
Turings fascinatie met het brein begon echter al veel eerder. In 1930, toen hij achttien jaar was, overleed zijn beste vriend, Christopher Morcom. In een brief aan Morcoms moeder schreef Turing na het overlijden: “Wat betreft de vraag waarom we een lichaam hebben; waarom we niet als vrije geesten leven of kunnen leven en als zodanig communiceren, we zouden misschien wel kunnen, maar dan zou er niets te doen zijn. Het lichaam geeft de geest iets om voor te zorgen en te gebruiken.”
Waar andere computerpioniers tijdens en vlak na de Tweede Wereldoorlog vooral nadachten over een machine die ingewikkelde berekeningen kan uitvoeren, dacht Turing al na over een machine die dezelfde cognitieve vaardigheden zou kunnen ontwikkelen als de mens: waarnemen, handelen, emotie, taal, leren, redeneren en bewustzijn. Tijdens een BBC-interview uit 1951 zei hij hierover: “Het hele denkproces is nog steeds grotendeels mysterieus voor ons, maar ik denk dat de poging om een denkende machine te maken ons veel zal helpen om uit te vinden hoe wij zelf denken.”
Turing gaf een geheel nieuwe draai aan het klassieke lichaam-geestdebat dat in de zeventiende eeuw begint bij René Descartes. Volgens Descartes zijn lichaam (of materie) en geest gescheiden substanties – écht verschillende zaken dus. Wat meteen het probleem oproept hoe beide toch kunnen samenwerken. De oplossing van Turing is duidelijk: als een computer de menselijke geest kan nabootsen dan is die geest niet zo bijzonder als Descartes meende. Alles wat de menselijke geest doet, is dan immers berekenbaar.
Turing gaat in feite zelfs nog verder dan de materialistische oplossing voor het lichaam-geestprobleem. De materialistische oplossing stelt dat geest alles is wat het brein, als onderdeel van het lichaam, produceert. De biologie van dat lichaam, en dus ook van het brein, wordt door een materialist gereduceerd tot natuurkunde: een beschrijving van het gedrag van alle atomen waaruit het lichaam bestaat. Turing meende dat psychologie direct te reduceren valt tot een computerprogramma, zonder de biologie van het brein hersencel voor hersencel, en molecuul voor molecuul, te simuleren.
Informatierevolutie
In zijn artikel over de Turingtest uit 1950 voorspelde hij dat computers nog vóór het jaar 2000 zouden slagen voor deze test zouden slagen. Dat was weinig meer dan een wilde gok. Met geen mogelijkheid had hij de stormachtige ontwikkeling van de computercapaciteiten kunnen voorspellen. Zoals de stoommachine aan het eind van de achttiende eeuw de industriële revolutie ontketende, zo hebben de computer en het internet in de jaren tachtig en negentig de informatierevolutie ontketend. Computer en internet zijn verlengstukken geworden van ons hele doen en denken.
Ondanks deze spectaculaire ontwikkelingen, is Turings voorspelling bij lange na niet uitgekomen. Alle computerchatprogramma’s vallen bij de Turingtest nog steeds razendsnel als niet-menselijk door de mand. Zodra je het gesprek een beetje persoonlijk maakt, raken ze in verwarring. Het fundamentele probleem is dat de computer geen contact maakt met de wereld. Taal en denken zijn sociale fenomenen, maar de computer is niet sociaal. Computers hebben geen persoonlijkheid. Ze hebben geen consistent verhaal, geen mening, geen smaak, geen emotie. “Het probleem met computers is dat niks ze kan schelen”, zei de Amerikaanse filosoof John Haugeland.
Meer dan zestig jaar nadat Turing zijn fameuze test lanceerde, moeten we concluderen dat geen enkele computer ook maar in de buurt is gekomen van het slagen voor de Turingtest, dat de test niet in staat is vooruitgang van kunstmatige intelligentie te meten, dat hij geen enkele praktische rol speelt in het wetenschappelijk onderzoek naar kunstmatige intelligentie en dat hij geen rekening houdt met het feit dat machine-intelligentie heel anders kan zijn dan menselijke intelligentie. Iedereen vindt dat vogels vliegen. Maar iedereen vindt ook dat Boeing 747’s vliegen, terwijl ze dat op een heel andere manier doen. Toch zou geen 747 ooit slagen voor een Turingtest voor vliegen als die net zo gebaseerd zou zijn op het imiteren van vogels als de Turingtest gebaseerd is op het imiteren van mensen.
Sociaal-emotionele intelligentie
Het menselijke brein is een informatieverwerkend, levend orgaan dat voortdurend in contact staat met de omgeving. Het is in honderden miljoenen jaren geëvolueerd om het lichaam te laten overleven in een onzekere en veranderende buitenwereld en om het lichaam zich te laten voortplanten. Het brein vraagt zich voortdurend af hoe het lichaam moet reageren op de omgeving. Het is goed in het leren van nieuwe kennis en vaardigheden. Het is ijzersterk in het herkennen van patronen: het gezicht van je moeder, het geluid van een politiesirene. En het brein heeft sociaal-emotionele intelligentie.
Het computerbrein is een niet-levende, op logica gebaseerde machine vol siliciumtransistoren, die geïsoleerd is van de omgeving. Het rekent extreem snel vergeleken met het menselijk brein. Het kan enorme hoeveelheden gegevens in zijn geheugen houden en wordt nooit moe. Maar qua leervermogen en qua patroonherkenning van beelden en geluiden kan de computer nog lang niet tippen aan de mens, om over sociaal-emotionele intelligentie maar te zwijgen. “Eén ding zal de computer nooit kunnen: van de apen afstammen”, zei Hugo Brandt Corstius ooit.
Het is daarom tijd om Turings test te vervangen door wat ik ‘Turings tango’ noem. Waar de Turingtest draaide om de vraag wanneer we kunnen zeggen dat computers denken, draait de Turing Tango om de vraag hoe de mens optimaal kan samenwerken met de computer. Wat is het beste tangopaar van mens en computer? Helaas heeft Turing niet lang genoeg geleefd om te kunnen zien hoe de computer zich ontwikkelde. Als hij had mogen meemaken dat de computer weliswaar goed blijkt te zijn in het exact en logisch volgen van regels, maar slecht in alles wat bij de mens heeft te maken met sociaal-emotionele intelligentie en met de in het lichaam gewortelde cognitie, dan had hij het brein volgens mij niet meer als een computer gezien, maar als een orgaan van een organisme. De computer is niet meer dan een manke metafoor voor het brein.
Boekinformatie
Bennie Mols. Turings Tango − Waarom de mens de computer de baas blijft. Nieuw Amsterdam, 2012. paperback € 18,95, 224 blz., ISBN 9789046812372
eBook ISBN 9789046812389
Internet
Het internationale Alan Turingjaar: www.mathcomp.leeds.ac.uk/turing2012/
De agenda voor Alan Turing-activiteiten in Nederland: www.alanturing2012.nl/
Videolinks behorende bij het boek Turings Tango: www.nieuwamsterdam.nl/turingstangovideolinks
Friday, May 4, 2012
Subscribe to:
Posts (Atom)