Metallisch waterstof belooft de heilige graal van raketvoortstuwing te zijn: veel voortstuwing met weinig massa. Met een raket gevuld met metallisch waterstof is één rakettrap zelfs voldoende om de maan te bereiken. Er is één probleem. We hebben het spul nog steeds niet geproduceerd…
Raketten: het fundamentele probleem van massa en impuls
Auto’s en fietsen komen vooruit door zich af te zetten tegen de weg. Een propellorvliegtuig zet zich met de propellor af tegen de lucht. Een straalvliegtuig slikt lucht in en zet zich af tegen de uitgestoten straal lucht. Het probleem in het luchtledig van de ruimte is dat er niets is om je tegen af te zetten.
Raketten moeten heel veel brandstof meeslepen om te kunnen ontsnappen aan de aarde.
Dat is heel vervelend, want de wet van behoud van impuls, wellicht bekend van de middelbare school als het principe actie=reactie, is zelfs na vier eeuwen nog steeds zo ongeveer het meest heilige natuurkundige principe dat er bestaat.
Impuls is iets anders dan energie. Impuls is massa maal snelheid. Door massa een drie keer zo hoge snelheid mee te geven is de impuls te verdrievoudigen, maar de hoeveelheid energie die je daar voor nodig hebt vernegenvoudigt, met het kwadraat dus: bewegingsenergie is [latex]E=1/2 m*v^2[/latex]. Einsteins algemene relativiteitstheorie maakt de situatie nog beroerder: er is extreem veel energie voor nodig om massa te versnellen tot, zeg, 99% van de lichtsnelheid (om precies te zijn: meer dan Nederland in een half jaar aan elektriciteit verbruikt), maar de impuls is nog steeds [latex]0,99c * m[/latex], dat is de impuls van een langzaam rijdende trein. Met andere woorden: om massa te versnellen moet je heel veel massa (raketbrandstof) meenemen. Die ook weer versneld moet worden.
Gelukkig is er één kleine troost. Voortstuwing wordt om dezelfde reden veel effectiever bij hoge snelheden. Het kost evenveel impuls om te versnellen van nul naar één meter per seconde als het kost om van 100.000 naar 100.001 meter per seconde te versnellen terwijl de benodigde hoeveelheid energie in dat tweede geval twee keer zo hoog is.
Samengeperste waterstof
De gasreus Jupiter heeft het sterkste magnetisch veld van het zonnestelsel: meer dan tien keer zo sterk als dat van de aarde. De aarde heeft een vloeibare kern bestaande uit de (elektrisch geleidende) metalen ijzer en nikkel die een sterk magnetisch veld opwekken, maar Jupiter heeft nauwelijks metalen in zijn kern. Dus moet er iets anders zijn dat dit veld opwekt. Onderzoekers denken dat dit geheimzinnige materiaal waterstof is, zo dicht samengeperst dat het zich als een metaal gaat gedragen.
De gasreuzen Jupiter en Saturnus bestaan voor een groot deel uit metallische waterstof (donkergrijs), denken astrofysici.
Metallisch waterstof
Er bestaan vanuit elektrisch oogpunt twee soorten materialen: isolatoren en geleiders (en uiteraard allerlei interessante tussenvormen: halfgeleiders). In een geleider (zoals alle metalen) kunnen er sommige elektronen vrij bewegen. Daardoor geleiden ze elektriciteit. Waterstof bestaat uit een positief geladen atoomkern (doorgaans een enkel proton) en een negatief elektron dat er omheen hangt. Gewoonlijk zitten deze elektronen stevig vastgenageld aan de atoomkern. Het gevolg: er kan geen elektrische stroom (die immers bestaat uit elektronen) lopen door waterstof: het is een isolator.
Het verhaal wordt anders bij extreem hoge drukken en dichtheden. Elektronen en atoomkernen worden dan zo dicht op elkaar geperst dat waterstofatomen uiteenvallen en elektronen vrij tussen de atoomkernen kunnen bewegen, net als in een metaal. Deze gedegenereerde vorm van waterstof wordt metallisch waterstof genoemd. Op dit moment is alleen zeer kort metallisch waterstof geproduceerd. Toen onderzoekers in 1996 een kogel afvuurden op vloeibaar waterstof bleek de elektrische weerstand een fractie van een seconde sterk te dalen. De meest logische verklaring is dat de waterstof een fractie van een seconde in een metaal veranderde. Helaas zijn alle verdere pogingen om metallisch waterstof te produceren tot op dit moment mislukt, alhoewel wel supergeleiding is aangetoond in extreem samengeperst siliciumhydride (SiH4).
Volgens de theorie is er 400 gigapascal, ongeveer vier miljoen atmosfeer, nodig om waterstof direct om te zetten in metallisch waterstof. Dat is drie keer zo veel als het wereldrecord waterstofatomen martelen op dit moment.
Metallisch waterstof als wonderbrandstof
Raketbouwers zijn erg geïnteresseerd in dit materiaal, want de energiedichtheid van metallisch waterstof is met 216 megajoule per kilo vele malen zo groot als het verbranden van waterstof oplevert (zeker als je het gewicht van de benodigde zuurstof meerekent). Er hoeft dus veel minder brandstof meegenomen te worden: op dit moment moeten honderden kilo’s brandstof meegesleept worden om één kilo nuttige lading in de ruimte te krijgen.
Volgens sommige theorieën is metallisch waterstof metastabiel. Dat wil zeggen dat het ook bij lagere drukken en temperaturen in metallische staat blijft. Terroristen opgelet: dat maakt het ook meteen een ideale springstof. Vooral door die coole waterstofexplosie direct er na. De ETA zal stinkend jaloers zijn. Gelukkig wel makkelijk aan te tonen met een metaaldetector, dus geen paniek als u een vakantievlucht hebt gepland. Ook is metallisch waterstof milieuvriendelijk: als het op aarde ontploft komt alleen waterdamp vrij en in de ruimte bestaan de meeste rondzwervende atomen al uit waterstof.
Twee tot drie miljoen levens per jaar redden, schone lucht en geen bloederige oorlogen om aardolie meer, terwijl we niet meer aan energie uitgeven dan nu. Al met onze bestaande technieken kunnen we in twintig, hooguit veertig jaar volledig overstappen op duurzame energie. Zon, wind en water kunnen in al onze energie voorzien, zeggen experts. Zelfs als er nu geen enkele technische doorbraak meer wordt gerealiseerd. Oliesjeiks kunnen dus maar beter snel een andere inkomstenbron zoeken…
Zonne-energie farm in de woestijn. Enkele tienden van procenten van het landoppervlak is reeds voldoende.
Grote zonnefarms in woestijnen als die in Arizona en Texas (voor Europa liggen Zuid-Spanje en eventueel de Sahara voor de hand, India heeft de Thar-woestijn en China de Gobi-woestijn) wekken het grootste deel van alle energie op. Windmolens leveren de rest terwijl waterkracht ten procent voor haar rekening neemt. Geothermische energie (aardwarmte) en golfslaggenerators leveren de rest.
Energiegebruik in 2030
Vliegtuigen vliegen in 2030 op waterstof in plaats van kerosine. Dat kan ook heel goed: waterstof levert per kilo drie keer zoveel energie als kerosine en bespaart zo veel gewicht en dus brandstof. Wel moet de tank veel groter zijn.
Voertuigen, schepen en treinen werken op elektriciteit of waterstofbrandstofcellen. Huizen worden verhit en gekoeld met warmtepompen op elektriciteit. Steenkool en aardgas zijn niet meer nodig.
Het plan leidt op korte termijn al tot een energiebesparing van dertig procent. De reden: directe omzetting in elektriciteit is veel efficiënter dan verbranding. zelfs de beste verbrandingsmotor haalt misschien dertig procent conversie, terwijl elektromotoren dicht bij de honderd procent zitten en brandstofcellen (die de elektriciteit opwekken) ook ruim boven de zestig procent zitten.
Zon en wind met hydro als accu
In hun visie vullen wind- en zonne-energie elkaar aan. Hoe minder zon, hoe meer wind. Het is dus verstandig om investeringen in beide uit te balanceren.
Wind waait vooral als er weinig zon is, dus kan zonne-energie aanvullen. Door windmolens op zee te plaatsen kan het landgebruik nog verder omlaag.
Plotselinge pieken kunnen worden opgevangen met hydroelectriciteit: in de praktijk, een stuwmeer leeg laten lopen als er behoefte in aan veel stroom. Zij zien waterstof als energiebuffer: zodra er een overschot aan energie is wordt deze gebruikt om waterstof op te wekken voor voer-, vaar- en vliegtuigen.
Grondstof- en landgebruik
Bij hun berekeningen zijn ze uitgegaan van de bekende hoeveelheden grondstoffen. Zelfs schaarse grondstoffen als platina en zeldzame aardmetalen bleken geen bottleneck te vormen. Het beroep op land valt mee. Ongeveer vier tiende procent van het land wordt in beslag genomen door de installaties en nog eens zes tiende procent om windmolens ver genoeg uit elkaar te kunnen plaatsen.
Essentieel voor het plan is een wijdvertakt netwerk van elektriciteitskabels dat elektriciteit van plaatsen met overschotten naar plaatsen met energietekort kan transporteren.
Beide onderzoekers denken dat een bedrag ter grootte van wat aan het Apollo-project is uitgegeven voldoende is om de Verenigde Staten te veranderen in een groene economie.
De spanning loopt op bij de LHC-onderzoekers in Genève. Geen wonder. Uit drieduizend miljard botsingsproeven, gedaan in de compact muon solenoid-detector, zijn ondertussen een dertiental afwijkende botsingen gezeefd. De resultaten zijn het makkelijkst te verklaren door aan te nemen dat de lichtste van de hypothetische sparticles, voorspeld door de supersymmetrie theorie, echt bestaat.
Supersymmetrie
Op dit moment zijn er twee grote natuurkundige theorieën. Einsteins algemene relativiteitstheorie die de zwaartekracht beschrijft en het standaardmodel, dat bestaat uit de drie kwantumveldtheorieën die de overige drie krachten: de elektromagnetische kracht (QED), de zwakke kracht en de sterke kracht(QCD) beschrijven.
Eén van de dertien raadselachtige botsingen.
Alle pogingen om algemene relativiteit te verzoenen met het standaardmodel hebben gefaald. Wel is de speciale relativiteitstheorie naadloos in de kwantumelektrodynamica verwerkt.
Volgens de supersymmetrie theorie (SUSY) kent ieder deeltje uit het Standaardmodel een superpartner: zo heet een superelektron een selectron, een superquark een squark enzovoort.
Superdeeltjes, sparticles, verschillen van normale deeltjes omdat hun spin, ‘draairichting’, een half afwijkt van die van normale deeltjes. Het gevolg: bosonen veranderen in fermionen en andersom. Je krijgt dan heel vreemde materie: lichtdeeltjes (fotino’s) die elkaar afstoten en superneutronen die door elkaar heen kunnen vliegen. Super-atomen en super-levensvormen zien er (als ze al bestaan) heel anders uit dan die van ons. En kunnen dwars door ons heen vliegen zonder dat we het merken.
Deze superpartners hebben voor kosmologen de prettige eigenschap dat ze alleen maar door de zwaartekracht waar te nemen zijn, een ideale kandidaat voor de mysterieuze donkere materie dus zonder dat ze hun toevlucht hoeven te zoeken tot alternatieve zwaartekrachtstheorieën als MOND. Om het prille geluk helemaal compleet te maken: het lichtste sparticle is ook stabiel.
In de Large Hadron Collider worden protonen, waterstofkernen, met extreem hoge energie met elkaar in botsing gebracht. De filosofie achter de proeven is dat in een klein deel van de gevallen de botsingsenergie zal worden gebruikt om nog onbekende deeltjes te produceren.
Een deeltje dat op bijna geen enkele wijze reageert met ‘normale’ materie is behalve door de zwaartekrachtswerking, maar op één effectieve manier waar te nemen: door het plotseling verdwijnen van energie en moment (beweging maal massa), op het moment dat het gevormd wordt. Op deze manier is het neutrino ook ontdekt.
Dit is precies wat er in de dertien botsingen gebeurd is. Er is precies zoveel energie en moment verdwenen als volgens de supersymmetrietheorie wordt voorspeld.
Dertien is niet erg veel en om een statistisch significant meetresultaat te bereiken moeten de botsingsproeven nog even doorgaan. Dat dit een veelbelovende eerste ontwikkeling is op weg naar een nieuwe natuurkunde, staat echter buiten kijf.
Wetenschappers hebben verbanden gevonden tussen de grootte van het zwarte gat in het centrum van een melkwegstelsel en de omvang van de “bobbel” in het centrum van een melkwegstelsel. Ook vonden ze verbanden tussen de grootte van de spiraalschijf en de hoeveelheid donkere materie. Wat echter ontbreekt, blijkt uit de nieuwste analyses, is een verband tussen de grootte van het zwarte gat in het centrum en de hoeveelheid donkere materie.
Dat is vreemd. Immers: als er vijf keer zoveel donkere materie is als zichtbare materie (wat de meeste kosmologen geloven), zou je verwachten dat er veel meer donkere materie dan zichtbare materie door zwarte gaten opgeslokt zou worden, m.a.w. dat er een sterk verband bestaat tussen de hoeveelheid donkere materie en de grootte van de zwarte gaten.
NGC 2998 kent nauwelijks een bobbel. Een mooie test om vast te kunnen stellen of donkere materie misschien iets te maken heeft met zwarte gaten.
In een nieuwe analyse hebben de Duitse astronomen John Kormendy en Ralf Bender aan het Duitse Max Planck Instituut voor buitenaardse fysica het antwoord gevonden. Ze bestudeerden zes naburige melkwegstelsels die wel een zwart gat bevatten maar geen bobbel, zoals de hier getoonde NGC 2988. Ze deden dit om te kunnen vaststellen of bij het ontbreken van de gebruikelijke correlatie met een bobbel (zoals bij deze zes ontbrak), zwarte gaten wellicht worden verklaard door de hoeveelheid donkere materie. Voorlopige conclusie: een dergelijke correlatie is afwezig. Hoeveel donkere materie ook aanwezig is, het heeft geen invloed op de grootte van zwarte gaten. Er bestaat slechts een correlatie met het melkwegstelsel zelf: hoe groter het melkwegstelsel, hoe groter het zwart gat.
Dit is uiteraard koren op de molen van de aanhangers van de zwaartekrachtstheorie MOND, modified Newtonian dynamics. Volgens hen bestaat er helemaal geen donkere materie. De reden dat er iets als donkere materie lijkt te bestaan, heeft domweg te maken met het gedrag van de zwaartekracht, dat volgens MOND heel anders is op enorme afstanden zoals die in de Melkweg. De implicaties van het niet bestaan van donkere materie zouden enorm zijn. Bestaat er niet iets als donkere materie, dan kunnen heel wat kosmologische theorieën op de schroothoop. Onze voorspellingen over hoe het heelal er in de verre toekomst uit zal zien, kloppen dan bijvoorbeeld niet meer.
Door de naweeën van het geblunder van het minst visionaire kabinet van de afgelopen twintig jaar (en dat wil wat zeggen) hebben we nu in feite gratis openbaar vervoer, althans voor even. Misschien een goed moment om na te denken over de gevolgen van gratis openbaar vervoer. Daar zitten namelijk de nodige voordelen aan…
Betaalsystemen zijn lastig
Betaalsystemen zijn duur. Het geblunder van het vorige kabinet met de OV-chipkaart kostte miljarden euro’s. Iedere chauffeur moet uitgerust zijn met een pasjesscanner plus contant geld kunnen verwerken.
De invoering van de OV-chipkaart kostte al miljarden. Toch werkt het systeem nog steeds niet.
Hiermee komen we op het volgende nadeel van betaalsystemen: berovingen, fraude en diefstal. Chauffeurs moeten voldoende wisselgeld bij zich hebben om passagiers die contant een kaartje willen kopen, geld terug te kunnen geven. Dat levert een groot veiligheidsrisico op. Omdat het bij pasjesscanners om ingewikkelde en vaak experimentele systemen gaat, zijn ze zeer storingsgevoelig.
Omdat deze systemen niet waterdicht zijn, moet ook intensief gecontroleerd worden op zwartrijders. In de praktijk betekent dat, dat ploegen controleurs alle passagiers na moeten lopen. Dit wekt veel agressie op, waardoor het ziekteverzuim onder controlerend personeel hoog is.
Wegen in Nederland raken steeds meer verstopt
Op dit moment zitten we dicht aan tegen de grens van de capaciteit van ons wegennet. Ons land is maar klein en kent nu al de grootste wegendichtheid van Europa. Kortom: nieuwe wegen aanleggen is ook geen oplossing, want de ruimte er voor ontbreekt steeds meer. We kunnen weliswaar overgaan tot de invoer van rekeningrijden, thuiswerken en verschillende openingstijden van kantoren, maar deze oplossen kennen ook de nodige nadelen. De beste oplossing is dat minder mensen gebruik hoeven te maken van de wegen.
Gratis openbaar vervoer: de gevolgen
Op dit moment worden vier keer zoveel reizigerskilometers afgelegd per auto als per openbaar vervoer. Als het percentage mensen dat gebruik zou maken van het openbaar vervoer (voor langere afstanden is dat in de praktijk de trein) zou verdubbelen, zou dit de fileproblemen definitief oplossen. Ook zou dit het gebruik van fossiele brandstoffen (en hiermee onze afhankelijkheid van dictatoriaal geregeerde olielanden) enorm verminderen. Treinen rijden al op elektriciteit en ook bij bussen is de omschakeling naar elektrisch makkelijker dan voor particulieren.
Aanpassen openbaar vervoer
Helaas zit ook ons spoornet dicht tegen de maximale capaciteit aan, maar dat is op te lossen door meer dubbeldektreinen in te zetten en meer lange-afstand busverbindingen tijdens de spits in te stellen. Door de spitsstroken te veranderen in speciale snelbusstroken en hierop een maximumsnelheid van tweehonderd kilometer per uur in te voeren, kan dit bereikt worden.
In Gurgaon, de yuppenvoorstad van New Delhi, gaan onbemande taxi's rondrijden.
Ook kan gedacht worden aan bussen en treinen waarvan de capaciteit op eenvoudige manier is te verveelvoudigen. Wagons met alleen staanplaatsen bijvoorbeeld met klapstoeltjes die alleen buiten de spits kunnen worden gebruikt of door bijbetaling. Hierbij kan gebruik worden gemaakt van goedkope, eenvoudige wagens zonder storingsgevoelige technische hoogstandjes (de reden voor de voortdurende pech met materiaal). Laten we technische creativiteit liever in een fundamenteel nieuw idee steken dan in het onnodig opleuken van bestaande concepten.
Goed nieuws voor hen die zich zorgen maken over het exploderende energiegebruik van stroomvretende computers en serverparken. Omkeerbare rekenlogica kan in theorie het energieverbruik van een computer terugbrengen tot nul. Helaas zitten er nog heel wat haken en ogen aan het in de praktijk brengen van dit idee, maar de gevolgen zouden enorm verstrekkend zijn. Ook in de verre toekomst. Leven kan dan namelijk bestaan zonder energieverbruik…
Computers slechts voor 0,000001% efficiënt
Op dit moment is de discussie academisch. Op dit moment wordt slechts een honderdmiljoenste deel (dat is een één met acht nullen er achter) van het totale vermogen van een computer gebruikt om de daadwerkelijke berekening te produceren. De rest is in feite overbodig: weerstand, bewegende mechanische onderdelen en dergelijke.
Rekenen, wanorde en warmte
Informatie staat gelijk aan wanorde (entropie, zegt een natuurkundige). Een maat voor wanorde is namelijk hoeveel informatie je nodig hebt om een systeem te beschrijven.
Je kan een bak met een laag van duizend witte knikkers onder een laag van duizend zwarte knikkers in minder woorden precies beschrijven dan een bak waarin de zwarte en witte knikkers lukraak door elkaar liggen. Anders geformuleerd: stel dat je bak met knikkers een bepaalde boodschap bevat, bijvoorbeeld in morse-code. waarbij één zwarte knikker staat voor een punt en twee zwarte knikkers voor een streep. Hoe langer de boodschap in je bak, hoe wanordelijker de knikkers door elkaar lijken te liggen.
Het verband gaat nog dieper: de entropie is maximaal als je je informatie optimaal gecomprimeerd hebt. Vandaar dat het begrip entropie niet alleen in de natuurkunde, maar ook in de informatietechniek opduikt.
Vallende suikerkorrel drijft pc aan
Hoe kleiner computers worden, hoe dichter de thermodynamische limiet wordt benaderd, dus een hoe groter percentage van alle energie die een computer gebruikt, daadwerkelijk in een berekening terecht komt. Stel je bereikt die limiet, dan kan je een computer met het rekenvermogen van een moderne pc laten lopen op minder dan een microwatt vermogen (het vermogen dat nodig is om een flinke suikerkorrel in de lucht te houden). Je zou dan door te trappen op een hometrainer een tiende van alle pc’s in de hele wereld van energie kunnen voorzien.
De enorme supercomputer Columbia van NASA slurpt nu nog megawatts aan energie. Dit wordt anders, stellen informatietheoretici Himanshu Thapliyal en Nagarajan Ranganathan.
Houd je vast. Je kan namelijk het energieverbruik terugbrengen tot precies de informatieinhoud van het eindresultaat door vanuit alle resultaten waar je niets aan hebt, weg te gooien. Ja, u leest het goed. Een energietechnisch gezien gratis berekening. Vergelijk het met een magische fabriek waar je afval ingooit en kant en klare auto’s, kleding en huisraad voor terugkrijgt (en alleen het energieverschil tussen het afval en de producten hoeft te betalen).
Terugrekenen en logisch omkeerbare poorten
Het geheim: inverse computing, terugrekenen. Dat kan met omkeerbare logische poorten (logische poorten zijn de basiselementen van iedere computer).
Op dit moment bestaan die omkeerbare poorten (m.u.v. de NOT-poort) nog niet. Een eis aan een omkeerbare poort is dat deze geen informatie weggooit. Standaard logische poorten zoals die in bestaande computers (bijvoorbeeld een OR-poort, die ‘waar’ zegt als ingangssignaal 1 of ingangssignaal 2 waar zijn) gooien informatie weg: stel je weet dat een OR-poort ‘waar’ zegt, dan weet je niet of de poort ja zegt omdat ingangssignaal 1 waar is of omdat inganggsignaal 2 waar is. Die informatie is verloren gegaan, weggegooid. Je kan dan niet meer terugrekenen. Al onze bestaande poorten gooien informatie weg en zijn dus onbruikbaar voor reverse computing.
Logische poorten
De computers zoals wij ze kennen doen in feite niets anders dan bits, die elk bestaan uit een nul of een één, met elkaar vergelijken. Dat vergelijken gebeurt in logische poorten. In de chips van een pc zitten er vijf: AND, OR, NOT, XOR en XNOR.
Een AND (en)-poort geeft een 1 (waar) als de eerste en de tweede bit allebei 1 (waar) zijn. Anders een nul (onwaar).
Een OR (of)-poort geeft een 1 als de eerste bit, de tweede bit of allebei bits 1 zijn.
Een XOR (exclusive OR, wat wij in het dagelijks leven met ‘of’ bedoelen) geeft een één als de eerste bit verschilt van de tweede bit (dus nul en een of een en nul), anders een nul.
De XNOR (exclusive not or) geeft juist een 1 als beide bits aan elkaar gelijk zijn en anders een nul.
De NOT-poort, tenslotte, kent maar één bit als invoer en keert die om. Dus nul wordt één en andersom. Bij alle poorten met uitzondering van NOT wordt er dus informatie weggegooid, je kan niet terugrekenen.
Foutcorrectie
Door de beginwaarden terug te berekenen van het eindresultaat kan wordt getoetst of de berekening wel klopt. Dat kan met inverse logische poorten. Goed nieuws is dat voor kwantumcomputers inverse poorten toch al vereist zijn. Het lijkt er dus op dat met de komst van kwantumcomputers we foutcorrectie en nul energieverbruik gratis meekrijgen.
Verre toekomst
Als alle sterren zijn opgebrand en er nauwelijks of geen vrije energie meer is, kan intelligent leven dus toch nog voortbestaan. In deze virtuele wereld zou het ervaren doorgaan alsof we nog in een reële wereld leven. Wel voor een prijs: er zou gemeten over de tijd niets veranderen, de kwantumstaat zou altijd hetzelfde blijven. Het leven zou voor eeuwig slapen tot het door een bepaald proces, een reiziger uit een ander heelal misschien, uit zij slaap wordt gewekt.
I propose to consider the question, “Can machines think?” This should begin with definitions of the meaning of the terms “machine” and “think.” (1)
Met deze woorden opende Alan Turing in 1950 het artikel waarin hij een test omschreef die inmiddels bekend is onder de naam ‘Turingtest’. Deze test hield grofweg in dat een ondervrager door vragen te stellen erachter moet komen welke van de ondervraagden een mens is en welke een machine zonder deze te kunnen zien. De machine ‘slaagt’ voor de test als het de ondervrager niet lukt onderscheid te maken tussen de twee; als de machine reageert als ware een mens.
De vraag of machines kunnen denken vond Turing ‘te zinloos’ om over te discussiëren (2), maar de Turingtest beïnvloedt zeker de manier waarop men tegenwoordig naar kunstmatig intelligente machines kijkt en zal ook in de toekomst relevant zijn omtrent de vraag of, jawel, computers kunnen denken.
In dit artikel ga ik, in tegenstelling tot Turing, ervan uit dat de machine niet alleen in taaluitingen en ander gedrag, maar ook qua uiterlijk in de toekomst niet van de mens te onderscheiden zal zijn [a]. Voor het gemak zal ik deze machine ‘Tuman’ noemen [b].
In 1958 schrijft Norman Malcolm (3) dat computers woorden nooit zullen kunnen begrijpen zoals een kind ze begrijpt, omdat een computer (net als een boom) niet kan handelen en dus niet kan deelnemen aan dezelfde tests als een kind (4). Een aantal jaar later maakt Malcolm onderscheid tussen verschillende opvattingen van ‘denken’ (5): het denken als in ‘een bewustzijn hebben’ en een gedachte hebben als in ‘propositionele attitudes hebben’. Als voorbeeld van dit onderscheid noemt Malcolm dat een hond niet de gedachte kan hebben “er zit een kat in de boomâ€, maar wel kan denken dat er een kat in de boom zit (6). Zo kan ook een mens denken zonder een gedachte, maar kan Tuman slechts gedachtes hebben zonder werkelijk te denken.
Voor John Searle (7) bestaat er geen twijfel of zijn hond kan denken: hij denkt omdat Searle wéét dat hij denkt (common-sense-argument). Dit zou betekenen dat als Searle van jongs af aan zou zijn opgegroeid met ‘denkende’ Tuman, Searle ook ‘weet’ dat deze denkt. Toch zou Searle het daar niet mee eens zijn; hij geeft met het Chinese-room experiment aan dat mensen van een machine niet zullen zeggen dat het een taal daadwerkelijk ‘kent’ als het slechts blindelings instructies omtrent die taal opvolgt. Dit is wat bij Tuman wél gebeurt. ‘Kennen’ is meer dan correct toepassen; het is daadwerkelijk begrijpen wat er gebeurt.
Volgens Searle en Malcolm kan Tuman dus niet denken. Toch ben ik van mening dat het mogelijk is om Tuman te laten denken op een manier die gelijkend is aan die van mensen, en wel met het invoeren van ‘conflicten’. Zowel bij Donald Davidson (8) als bij Harry Frankfurt (9) wordt ‘denken’ in zekere zin gedefinieerd aan de hand van een notie van conflict, hoewel beide filosofen dit op een verschillende manier uitwerken.
Voor Davidson moet men kunnen realiseren dat men een verkeerde overtuiging had. Pas als je kan denken: “ik had het fout” (en dus ook een fout hebben gemaakt), dan kan je echt denken. Frankfurt koppelt het persoon-zijn (wat voor hem niet per se hetzelfde is als mens-zijn) aan doelgericht handelen op basis desires van verschillende orde[c][d]. Dat desires van verschillende orde bestaan blijkt op het moment dat er een conflict tussen verschillende desires ontstaat. Als men slaagt gedrag te sturen op basis van hogere orde desires, is dat een manifestatie van vrije wil [!]. Een computer zal nooit kunnen zeggen: “ik heb een verkeerde berekening gedaan†(Davidson) of: “ik wil dat ik x zou willen†(Frankfurt). Er moet, om deze eigenschappen van denken te genereren, een bepaalde vorm van ruis geïntroduceerd worden in het lauter rationele proces van Tuman.
Searle en zijn Chinese Room Experiment
Door aan de hand van externe ruis (ERF [e]) random input te genereren, zal Tuman zich menselijker gaan gedragen. Een voorbeeld van ERF is de kosmische achtergrondstraling die reeds door instituten wordt gebruikt om ‘true randomness’ te verkrijgen (10). Als Tuman uitgerust is met een dergelijke ‘stoorzender’, zal het onmogelijk zijn om het gedrag van Tuman precies te voorspellen.
Bij het Chinese-room experiment van Searle wordt niet van ERF uitgegaan; het stellen van dezelfde vragen zal altijd tot het geven van dezelfde antwoorden leiden. Met de ERF zal dit niet het geval zijn. Malcolm op zijn beurt, kon in 1958 nog niet weten dat computers uiteindelijk wél kunnen handelen en dus aan dezelfde tests als kinderen mee kunnen doen. Bovendien, zoals hij in 1973 zelf aangeeft, bestaat er niet zoiets als hét prototype van denken (11). Daarom denk ik dat de argumenten van Malcolm en Searle minder zwaar wegen in het geval van Tuman en kunnen we aan de hand van Davidson en Frankfurt stellen dat Tuman, mits met ERF, denkt.
Notes:
[a] Dat ze er ook hetzelfde uit zien is om het ons makkelijker voor te stellen dat we empathie voor een robot kunnen gaan voelen. Zodoende zal er ook minder snel een discussie ontstaan a la Nagel (12); dat het moeilijk is om een eerste persoonsperspectief in te nemen ten opzichte van een entiteit die niet op een mens lijkt (13). Verder valt Tuman op die manier ook makkelijker onder het analogie-argument zoals geformuleerd door J.S. Mill (14).
[b] Tuman is uiteraard een speelse samentrekking van Turing en Human.
[c] ‘Desire’ wordt niet vertaald, maar zou in de ruime zin als ‘verlangen’ kunnen worden gelezen.
[d] Ik ga in deze tekst niet in op wat hogere orde desires zijn.
[e] ERF = Externe Ruis Factor.
Bronnen:
(1) Turing, A.M. (1950). Computing machinery and intelligence. Mind, 59, pp. 433-460.
(2) Ibid., p. 442.
(3) Malcolm, N. (1958). Knowledge of other minds. The Journal of Philosophy, LV No. 23, pp. 969-978.
(4) Ibid., pp. 973-974.
(5) Malcolm, N. (1973). Thoughtless Brutes. Proceedings and Addresses of the American Philosophical Association, 46, pp. 5-20.
(6) Ibid., p. 15.
(7) Searle, J.R. (2002). Animal minds. Consciousness and Language, pp. 61-76.
(8) Davidson, D. (1982). Rational Animals. Dialectica 36, pp. 95-105.
(9) Frankfurt, H.G. (1971). Freedom of the Will and the Concept of a Person. Journal of Philosophy 68, pp. 5-20.
(10) Random.org, True Random Number Service. < http://www.random.org/>
(11) Zie 5, p. 15.
(12) Nagel, T. (1974). What is it like to be a Bat? Philosophical Review, pp. 435-450.
(13) Ibid., p. 442.
(14) Mill, J.S. (1889). An Examination of Sir William Hamilton’s Philosophy. 6th Edition, pp. 243-244.
Extreem langgolvige radiogolven (ULF) piekten in Haïti een maand voor de aardbeving. Kunnen we hiermee nieuwe aardbevingen voorspellen? En wijzen de emissies op een nieuwe aardbeving? Het inkoopgedrag van de Amerikaanse federale rampenbestrijdingsorganisatie FEMA is in ieder geval opmerkelijk…
ULF: ultralage radiofrequentie
Elektromagnetische straling komt in heel veel verschillende golflengtes voor, variërend van de zeer energierijke, extreem kortgolvige gammastraling via licht en warmtestraling tot de zwakke langgolvige fotonen van radiostraling. De langste golven die we kennen worden ULF, ultra low frequency, genoemd. Je moet dan denken aan golven met een frequentie van drie hertz of lager, dus minder dan drie trillingen per seconde. De bijbehorende golflengte is honderdduizend kilometer of meer.
ULF-uitbarstingen gemeten voor aardbeving in Haïti
De Franse satelliet DEMETER mat in de maand voor de aardbeving op Haïti in het gebied heftige uitbarstingen in ultra-lage frequentie radiostraling.
De rode gebieden zijn bronnen van extreem hoge hoeveelheden ULF-straling.
Al langer vermoeden geologen dat aardbevingen en terrestriële ULF-uitbarstingen met elkaar samenhangen. Rond de tijdstippen dat aardbevingen optreden, zijn vaak merkwaardige elektromagnetische verschijnselen te zien in het aardbevingsgebied.
De microsatelliet DEMETER werd daarom in 2004 in een polaire baan (een baan waarbij de satelliet over de beide polen draait) om de aarde gebracht. Op die manier kan de satelliet het gehele aardoppervlak scannen: bij elke omloopbaan wordt een andere meridiaan gescand. In de weken voor de aardbeving in Haïti werden uitbarstingen langs de gehele Andes-breuklijn en de Rocky Mountains gemeten.
Het lijkt er op dat het gehele Amerikaanse platensysteem in beweging is.
Tellurische stromen
Al meer dan een eeuw is bekend dat er onderzeese en onderaardse elektrische stromen bestaan: de tellurische stromen. Deze stromen zijn over het algemeen gericht naar de plaats waar de zon recht boven de hemel staat en helpen bij het ontstaan van een elektrische potentiaal en dus onweersbuien. Tellurische aardstromen kunnen ook afgetapt worden als zwakke bron voor elektriciteit: aardbatterijen.
Vermoedelijk spelen tellurische stromen een centrale rol in de ULF-uitbarstingen. Als door langs elkaar heen schuivende rotsplaten (dit is wat er gebeurt bij aardbevingen) kristallen in gesteente worden fijngemalen, ontstaan enorme elektrische spanningen. Een gasaansteker werkt ook via dit piëzo-elektrische effect. Deze spanningen wekken weer tellurische stromen op, die de ULF golven opwekken.
Aardbeving in zuiden VS aanstaande?
In samenzweringskringen is al verontrust gereageerd op de publieke aanbesteding door de Amerikaanse rampenbestrijdingsorganisatie FEMA voor 140 miljoen noodrantsoenen in de kuststaten aan de Golf van Mexico.
Het kan uiteraard dat het hier om een voorbereiding voor het nieuwe orkaanseizoen gaat. Het kan ook dat de volgende aardbeving wordt voorspeld in de New Madrid seismische zone, een breukensysteem in dit gebied waar onder andere de grote stad Memphis ligt. Een zware aardbeving zou weinig heel laten van deze stad.
Immigranten moeten meer uitgebuit worden. Het Nederlandse immigratiebeleid – gebaseerd op angst (rechts) en medelijden (links) is stevig aan herziening toe.
Op dit moment worden alleen mensen toegelaten op zogeheten humanitaire gronden, zoals gezinshereniging. Dat na een jarenlange, vernederende procedure. Mensen die het beste in staat zijn om procedures te traineren, het meeste zaniken over hun rechten, strategisch trouwen (doorgaans een gearrangeerd huwelijk) en de dikste olifantenhuid hebben – niet de mensen die je nodig hebt voor een kenniseconomie – hebben de meeste kans hier terecht te komen.
Het gevolg: creatieve, kansrijke high potentials waar Groen Links het meest dol op is knappen af; juist de mensen waar de PVV het bangst voor is – laagopgeleide, oerconservatieve, overwegend islamitische immigranten uit primitieve plattelandsgebieden – worden aangetrokken. Kortom: ons immigratiebeleid is stevig aan herziening toe. Immigranten moeten meer uitgebuit worden.
Immigratie als kostenpost Uit onderzoeken van onder meer Nyfer (in opdracht van de PVV), het CBS en Elsevier is gebleken dat de instroom van immigranten per saldo de Nederlandse samenleving meer dan tweehonderd miljard euro heeft gekost, een bedrag zo hoog als de totale Nederlandse staatsschuld (althans, voordat falende bankiers met miljardensteun op de been geholpen moesten worden). Al eerder publiceerde de controversiële onderzoekseconoom Pieter Lakeman het boek Binnen zonder kloppen met soortgelijke strekking.
Het blijkt uit deze onderzoeken dat vooral laagopgeleide immigranten uit islamitische landen Nederland geld kosten. De reden is dat zij vaker dan gemiddeld werkloos zijn, laaggeschoold werk met weinig toegevoegde waarde verrichten en vaak andere laaggeschoolde immigranten (familieleden, dorpsgenoten en dergelijke) hier naartoe halen, de zogenoemde kettingmigratie.
De reden: het negatieve immigratiebeleid Immigranten worden gezien als probleemgevallen, die om humanitaire redenen binnengelaten moeten worden. De IND doet haar uiterste best om te voorkomen dat mensen die niet zielig genoeg zijn binnengelaten worden en dat mensen die heel zielig zijn, niet onterecht uitgezet worden.
Het gevolg: er wordt erg veel tijd verspild aan het controleren van asielverhalen. Er is een complete mensenhandelindustrie ontstaan waarin specialisten immigranten aanleren met welke verhalen ze het meeste kans maken door de IND-procedures te komen. Het kost een immigrant al gauw een halve ton om aan een Nederlandse verblijfsvergunning te komen.
Ook huwelijkspartners uit het rijke westen zijn gewild. Een dochter met een Nederlands paspoort doet in het arme Oost-Anatolië al gauw een halve ton.
Zielige immigranten bestaan nauwelijks Nederland grenst niet aan landen waar de mensenrechten op grote schaal worden geschonden. Immigranten hebben er vaak al een lange reis op zitten vanuit landen als Irak, Afghanistan of Somalië. Een dergelijke reis is niet goedkoop. Mensenhandelaren vragen tienduizenden euro’s voor de reisbegeleiding en valse papieren. De armsten vluchten naar een naburig land of worden binnenlandse vluchteling. Een rijke vluchteling uit een dergelijk land kan voor het bedrag dat hij uitgeeft voor een verblijf in het rijke westen, uiteraard ook een goed bestaan opbouwen in eigen of een naburig land.
Er zijn enkele uitzonderingen.
Ex-moslims, mensen die zich bekeerd hebben tot een ander geloof dan het islamitische of atheïst zijn geworden, zijn hun leven niet zeker.
In veel islamitische landen staat de doodstraf (Afghanistan, Iran, Saoedi-Arabië) of zware gevangenisstraf (Maleisië, Egypte) op afvalligheid.
Hoewel homoseksueel gedrag in islamitische landen veel voorkomt, rust er een groot taboe op openlijk uitkomen voor een homoseksuele geaardheid. Ook zien we steeds meer vervolging van niet-islamitische minderheden, zoals hindoes, christenen, Baha’i en Jesidi.
Deze mensen zijn niet veilig in hun land van herkomst of een ander islamitisch land. Er is dus een goede reden om deze groepen mensen als politiek vluchteling toe te laten.
Ook moet er veel meer ontwikkelingshulp worden gegeven om landen die vluchtelingen in eigen regio opvangen te steunen. Vooral in Afrika staat die landen zelf al het water tot aan de lippen.
De oplossing: een zelfzuchtig immigratiebeleid. Immigranten moeten meer uitgebuit worden
Immigratielanden als Canada en Australië kennen een puntensysteem. Alleen mensen met voldoende punten komen het land binnen. Je kan punten ‘verdienen’ met vloeiend Engels of Frans spreken, een hoge opleiding of vakkennis waar in het land behoefte aan is. Ook een jonge leeftijd en het hebben van kinderen is een voordeel (dus ik heb pech gehad). In het Verenigd Koninkrijk en de VS wordt een kapitaaleis gesteld: een goede manier om succesvolle ondernemers (en in ieder geval een sloot geld) binnen te halen.
Voordelen van het eisen van hoge opleidingen Een opleidingseis heeft drie voordelen. Je zift de slimme mensen er uit (er zijn genoeg slimme mensen zonder opleiding, maar om een universitaire opleiding met goed gevolg af te kunnen leggen moet je over twee kwaliteiten beschikken die je graag in een immigrant ziet: intelligentie en/of veel doorzettingsvermogen). Ook hoeft Nederland niet meer te investeren in het bijscholen (en leert een intelligente immigrant veel sneller Nederlands). Tot slot is er ook een voordeel voor het land van herkomst: er ontstaat een enorme impuls om te investeren in scholing in plaats van in criminele mensenhandelaars. Ook als de student van mening verandert, heeft het land er een hoogopgeleide met nuttige kennis bij.
In deze landen zijn legale immigranten daarom geen kostenpost, maar vaak een enorme verrijking voor de economie en de samenleving.
Immigranten moeten meer uitgebuit worden. Het Nederlandse immigratiebeleid – gebaseerd op angst (rechts) en medelijden (links) is stevig aan herziening toe. We moeten daarom alleen mensen binnenlaten die ons land wat te bieden hebben. We moeten ze dan niet binnenlaten als criminelen, bedelaars of zielepoten, zoals nu gebeurt, maar van harte welkom heten als sterke, trotse en gewaardeerde mensen die hun paspoort van Nederland verdiend hebben door prestaties en kunde.
Steeds meer mensen in de Derde Wereld kunnen zich een auto veroorloven. De kansen worden steeds groter dat dat een elektrische auto wordt. Goed nieuws ook voor ons, want hoe meer lithiumaccu’s er worden gemaakt, hoe goedkoper elektisch rijden ook voor ons wordt. Moeten bepaalde onaangename oliedictaturen straks een andere inkomstenbron gaan zoeken?
De Chinese lithium-revolutie
In China zijn elektrische fietsen razend populair. Geen wonder, ze zijn zuinig, goedkoop en gebruiksvriendelijk. Er worden er dertig miljoen van verkocht. Per jaar.
Goedkoop, handig en milieuvriendelijk. In China is de elektrische fiets een ongekend succesverhaal.
Tot voor kort werden ze uitgerust met zware loodaccu’s.
De Chinese overheid heeft nmu echter maximumgewichten voor elektrische fietsen vastgesteld waardoor fabrikanten massaal overstappen op lithium-ion accu’s.
Dat is goed nieuws, want hoe meer lithium-ion accu’s worden geproduceerd, hoe goedkoper ze worden.
Ook voor elektrische auto’s en andere toepassingen.
Wel wordt makkelijk winbaar lithium schaarser.
Koning Shell
In talrijke welvarende, westerse landen bestaat er nog veel weerstand tegen de overschakeling op elektrisch.
Wikileaks onthulde dat de Nederlandse overheid zich het vuur uit de sloffen loopt voor Shell. Volgens hardnekkige geruchten is het koninklijk huis grootaandeelhouder.
Geen wonder: alleen in Nederland al brengt de brandstofaccijns zo’n negen miljard euro per jaar op en zoals bekend uit Wikileaks geniet oliegigant Koninklijke Olie/Shell een uitzonderingspositie die andere grote bedrijven niet genieten. Massale overschakeling op elektrisch betekent zowel verlies van bijna tien miljard aan accijns als ruzie met de Shell-top (en grootaandeelhouders van Shell, zoals volgens sommige hardnekkige geruchten het koninklijk huis uiteraard) die not amused zullen zijn.
India en China kiezen strategisch voor elektrisch
Gelukkig is de technische vooruitgang niet afhankelijk van visieloze Nederlandse politici. We zien dat in grote landen zonder veel eigen energiebronnen zoals India en China nu stevig door wordt gepakt. India kan door middel van thorium straks in een groot deel van zijn energiebehoefte voorzien. Elektrische auto’s voorkomen dat India en China aan het aardolie-infuus komen te liggen en uit worden gezogen door oliepotentaatjes zoals nu met Nederland gebeurt. Nederland importeert per jaar voor zeventien miljard euro aan olie en gas.
Megatrend: elektrisch vervoer
Dit geldt ook voor de meeste andere derdewereldlanden. Ze beschikken niet zoals de westerse landen in hun gloriedagen over de luxe van goedkope olie. Als je een energie-infrastructuur van de grond af op moet bouwen is de meest logische keuze niet een dure, schaars wordende fossiele brandstof als aardolie, maar de in tropische landen overvloedig aanwezige zon of kernenergie.
Elektriciteit heeft als voordeel dat het in energietermen een “universele valuta” is. Wat voor energiebron je ook gebruikt, je kan deze altijd (met meer of minder rendement) omzetten in elektriciteit. Kortom: beschik je over weinig geld en nauwelijks infrastructuur, dan is de meest logische keus elektrisch.
In Europa verwachten we dat Frankrijk trendsetter zal zijn. Het land produceert 80% van zijn elektriciteit niet uit fossiel, maar d.m.v. kerncentrales. Maar de grootste trendsetters zullen, heel verrassend, toch de derde-wereldlanden zijn. Times are a changing…..
Of toch maar op de fiets?
De fiets is een fitness apparaat en vervoermiddel in één. meer gebruik van de fiets lost zowel het fossiele brandstof probleem als het gezondheidsprobleem voor een belangrijk deel op.
De Quest van fabrikant Velomobiel bereikt snelheden tot boven de vijftig kilometer per uur. Alternatief voor de auto?
Cassandra Club denkt daarom dat de fiets het vervoermiddel van de toekomst zal worden.Wij denken dat binnen stedelijke gebieden de fiets ideaal is, maar dat de mogelijkheden voor langere afstanden uiterst beperkt zijn. Met de beste ligfietsen, zoals de Quest van Velomobiel, kan een fietser meer dan vijftig kilometer per uur rijden. Het wereldrecord staat op zeventig kilometer per uur. Vergeet alleen niet dat mensen door veel lichaamsbeweging meer gaan eten; landbouw kost ook veel fossiele brandstof.
