Science fiction schrijver Arthur C. Clarke, die eerder al communicatiesatellieten voorspelde, beschrijft hier in 1974 hoe computers in de toekomst (nu dus) gebruikt zullen worden. Clarke blijkt over een griezelig accuraat inzicht te beschikken over hoe onze door computers beheerste tijd er uit ziet.
Daarom is het verstandig, wat hij over kunstmatige intelligenties voorspelde, uiterst serieus te nemen. In 2025 is de rekencapaciteit van computers zo groot, dat deze die van het menselijk brein overtreft. We hebben dus nog ongeveer tien jaar om ons voor te bereiden op computers als Clarke’s geesteskind HAL 9000. Clarke overschatte de snelheid waarmee computers zich ontwikkelen, maar van uitstel komt geen afstel. Hoe kunnen mensen en geavanceerde AI samenleven?
De vraag die in dit essay ter discussie staat is of computers kunnen leven. Vragen met deze strekking worden al jaren opgegooid, door sommigen uit enthousiasme maar zeker ook door anderen uit angst. De meningen zijn verdeeld en de antwoorden schieten altijd wel tekort. Waarom wil ik de vraag dan toch behandelen?
Ik ben misschien niet de persoon om het vraagstuk definitief op te lossen, maar juist omdat de vraag zoveel teweeg brengt vind ik het een leuke uitdaging. Ik wil de vraag echter niet met angst of enthousiasme benaderen, daar bedrieg ik mezelf alleen maar mee, mijn bedoeling is om de vraag zelf te analyseren, om zo erachter te komen wat de aard van de vraag is en dus naar wat voor antwoord we zoeken.
Is kunstmatig leven werkelijk leven? En hoe zit het met virtuele levensvormen?
Wat is leven?
“Wat is leven?†klinkt als een scherpzinnige eerste vraag om te stellen. En alhoewel het zeer wijs lijkt om zoiets te vragen, is het niet zo dat de vraag lastig te bedenken is. Sterker nog, het is nogal moeilijk over kunstmatig leven te spreken zonder te weten wat je bedoelt met ‘leven’. Toch hoop ik er wat dieper op in te gaan dan velen voor mij, met de bedoeling een stevig fundament te vinden om de vraag op te beoordelen. Het moet opgemerkt worden dat we voorzichtig moeten zijn wanneer we spreken over ‘leven’; het is goed mogelijk dat onze grammatica de draad met ons steekt door ons te laten denken dat ‘leven’ een actieve handeling aanduidt. Zo zou ik kunnen vragen “kan een computer tennissen?â€, waarmee ik me afvraag of de computer zichzelf er toe kan zetten tennis te spelen. Toch is dit zeker niet te vergelijken met de vraag “kan een computer bestaan?â€, bestaan is namelijk niet iets wat je zelf actief doet. Taalkundig gezien zou je een onderscheid kunnen maken tussen doen-handelingen (actief) en zijn-handelingen (passief); “zij doen tennissenâ€, maar “zij zijn thuisâ€. Bij ‘leven’ zien we hier een knelpunt, waar wellicht een gedeelte van de discussie door belemmerd raakt: doen we leven, of zijn we levend?
Bewustzijn
Gaan we uit van het eerste, dan moeten we ons sterk afvragen hoe je dan zoiets doet. Immers als je het doet, dan impliceer je daarmee dat je er bewust mee bezig bent. Maar hoe kan je bewust bezig zijn met leven, als bewustzijn een gevolg is van leven? Zo zullen we niet van een steen zeggen dat hij “doet bewegenâ€, maar eerder dat hij “in beweging isâ€, en ook al klinken deze voorbeelden wellicht als gebrekkig Nederlands, het helpt ons wel om passief van actief te onderscheiden. Als tweede mogelijkheid kunnen we onderzoeken of we kunnen spreken over “levend zijnâ€. Levend zijn is wellicht simpeler dan doen leven, gezien het nu iets is wat opgelegd wordt aan een ding. D.w.z.: Iets kan levenloos zijn, waarna het in leven wordt gebracht. We kunnen de handeling ‘leven’ dan voorstellen als in een doosje liggen met het labeltje “levende dingen†erop: we hoeven zelf niets te doen om te leven, we leven nu eenmaal en dat was niet onze eigen keuze.
Wat houdt leven in?
Alhoewel dit wellicht niet erg romantisch is, heb ik wel het idee dat we hiermee verder komen in een antwoord op wat leven is. De volgende vraag is dan ook niet erg verrassend: Waarom bevindt iets zich in dat “levenâ€-doosje? Deze vraag lijkt dan wel erg op de vraag “wat is leven?â€, maar de truc hier is dat we nu aannemen dat leven passief aan iets toekomt. Vandaar dat we nu de vraag kunnen stellen wanneer iets kwalificeert als “levendâ€.
Het is verleidelijk hier terug te grijpen op de waterdichte definitie die de biologie hanteert:
“Living organisms are autopoietic systems: self-constructing, self-maintaining, energy-transducing autocatalytic entities†in which information needed to construct the next generation of organisms is stabilized in nucleic acids that replicate within the context of whole cells and work with other developmental resources during the life-cycles of organisms, […] “systems capable of evolving by variation and natural selection: self-reproducing entities, whose forms and functions are adapted to their environment and reflect the composition and history of an ecosystemâ€
(http://plato.stanford.edu/entries/life/#7)
Denk niet dat ik geen lof heb voor de biologie, maar in het licht van het onderwerp is deze definitie te sterk toegespitst op één vorm van leven, namelijk het biologische leven (en dat kan je de biologie natuurlijk niet kwalijk nemen). Vandaar dat ik de biologische invalshoek laat voor wat het is, en een andere richting in ga.
Niet-biologisch leven
Eerst lijkt het me handig om te kijken waar ik eigenlijk naar op zoek ben. In de discussie of computers levend zijn, gaat het niet om expressieve kenmerken van leven. Mensen die vinden dat computers niet kunnen leven, zullen namelijk niet van mening veranderen wanneer computerprogramma’s de biologisch-expressieve karakteristieken van leven vertonen (welke uiteraard prima te simuleren zijn). Voor hen zal dit gelden als “doen alsof iets leeftâ€, iets waar ik me persoonlijk goed in kan vinden. Uit dit standpunt kan veel informatie gehaald worden: Blijkbaar gaat het om iets interns, iets emotioneels. Mocht dit zo zijn, en daar lijkt het wel op, dan is het evident dat voor sommigen ‘leven’ natuurlijk moet zijn. Je kunt dit vergelijken met steden: zuiver theoretisch gezien zijn steden even natuurlijk als termietenheuvels en bijenkorven, maar omdat we niet van mening zijn dat ze evengoed tot de natuur behoren, vinden mensen ze een bedreiging voor de natuur. Waar dit op neer komt, is dat iets natuurlijk is als het voor ons natuurlijk lijkt. Dit inzicht lijkt mij uiterst waardevol, waardevol genoeg om te gebruiken als ‘placeholder’ voor een daadwerkelijke definitie: iets is levend omdat het voor mij als levend over komt.
Virtuele entiteiten
Maar als iets levend is simpelweg omdat het levend aanvoelt, hoe kunnen we dan nog verder discussiëren? Is de discussie dan niet gebaseerd op een fundamentele spraakverwarring? Naar mijn mening niet. We kunnen ons namelijk nog afvragen wanneer iets nu levend aanvoelt. Er bestaan computerspellen waarin je virtuele dieren moet verzorgen. Zolang je jezelf in de waan houdt dat die diertjes waardevol zijn, en niet slechts reeksen machinecode, kunnen het voor je gevoel levende dieren zijn. Ze bestaan echter alleen niet buiten de virtuele realiteit van het computerspel. Ook dit is dus van belang; je moet openstaan voor de waarde van virtuele entiteiten voordat ze levend over kunnen komen. Wat veel mensen menen is dat wanneer iets enkel virtueel bestaat, het daardoor ook onmogelijk waarde kan hebben. En zonder dat iets waarde heeft, kan het natuurlijk ook niet als levend worden bestempeld. Ook hier valt te zien waar de discussie nu eigenlijk op neerkomt: Hebben virtuele entiteiten waarde of zijn ze per definitie waardeloos? Indien ze waarde hebben, lijkt de weg vrij te zijn om bepaalde entiteiten als levend te kunnen beschouwen. Maar wat als virtuele entiteiten waardeloos zijn?
Om daar zinnig over na te denken, is het eerst van belang door te hebben wat de strekking van de vraag nu is. Hebben we het over intrinsieke waarde of bepalen wij zelf of iets waarde heeft? Tevens is het niet zonder haken en ogen om vragen te stellen over waarde, dit zal immers al snel leiden tot de vraag of het zin kan hebben of niet, of zelfs betekenis. Doen we dat, dan komen we dus snel uit op de vraag naar de zin van het leven. Ook voor deze vraag valt er iets voor te zeggen dat het intrinsiek waardeloos is:
Het heeft in dit existentialistische opzicht slechts waarde voor zover wij het waarde geven. Wat daaruit op te merken valt is dat de intrinsieke waardeloosheid van virtuele entiteiten niet iets kan zijn waardoor het niet levend kan zijn; het kan enkel zo zijn dat jÃj vindt dat iets niet leeft omdat jij er geen waarde aan hecht. Maar zo zou ik evengoed kunnen zeggen dat ik vind dat wolken levend zijn en bomen levenloos. Misschien dat deze manier van redeneren kinderachtig overkomt, maar het schijnt toch te zijn waar we logischerwijs op uitkomen: “Iets leeft, omdat ik vind dat het leeftâ€.
Een kwestie van smaak?
Wat dat betreft concludeer ik dat de oorspronkelijke vraag, “kunnen computers leven?â€, anders moet worden opgevat dan veelal gedaan wordt. Het blijkt geen objectief te beantwoorden vraag te zijn, maar een vraag naar een mening. Wat dat betreft is de vraag eerder gerelateerd aan “is koffie lekker?†dan aan “bevat koffie cafeïne?â€. Dat het meer dan twee pagina’s heeft gekost om te ontdekken dat de vraag “is koffie lekker?†niet objectief beantwoord kan worden zullen sommigen beschamend vinden, maar zoals ik in het begin al vermeld heb is het van belang zorgvuldig afwegingen te maken om een mening te vormen, en voor mijn gevoel heb ik hier goed aan gedaan want anders was ik wellicht nooit op deze bevinding uitgekomen.
Vergeleken met silicium is koolstof buigzamer, goedkoper en zuiniger. Voor het eerst zijn nu berekeningen uitgevoerd met een computer, inclusief operating system, die geheel is opgebouwd uit koolstofelementen op nanoschaal. Wat zijn de gevolgen?
Transistoren op nanoschaal
Met de ontdekking van de moleculaire voetbal fullereen brak de koolstofrevolutie los. Een van de meest opwindende ontdekkingen is dat koolstofatomen minuscule pijpjes kunnen vormen, koolstofnanobuisjes, die al naar gelang de configuratie van de koolstofatomen zich kunnen gedragen als elektrische geleiders of halfgeleiders. Halfgeleiders zijn een essentieel onderdeel van elektrische digitale computers: een halfgeleider kan namelijk gebruikt worden als schakelaar. Geen wonder dus dat veel onderzoeksgroepen proberen werkende onderdelen van computers te bouwen met de minuscule koolstofstructuren. Hiermee kunnen veel snellere en zuiniger computers worden gebouwd dan die we nu gebruiken.
Koolstofnanobuisjes: voor het eerst is er een complexe schakeling gebouwd. bron: washington.edu
178 nanobuisjes
Door een groep Californische onderzoekers is nu een functionerende computer uit koolstofnanobuisjes gebouwd, bestaande uit 178 transistors. Dit is niet veel vergeleken met de miljarden transistoren die in moderne computers voorkomen. Ook zijn er al eerder computers van andere materialen dan silicium gebouwd. wat deze prestatie uniek maakt is dat het gebeurd is met koolstofnanobuisjes, een materiaal waarvan veel onderzoekers eerder zeiden dat het onmogelijk was er complexe structuren van te bouwen. Dit is de eigenlijke doorbraak. Insiders denken dat dit wel eens even belangrijk zijn als de overstap van radiobuizen naar silicium elektronica. Deze eerdere revolutie leidde tot het verkleinen van computers van het formaat van een huis tot het formaat van een smartphone.
Doorbraak: voor het eerst complexe structuur van koolstofnanobuisjes
De leiders van het onderzoeksteam, Subhasish Mitra en Philip Wong van Stanford University noemen het “een simpele, maar bepaald niet triviale” computer.
Ook de ontdekkers van de koolstofnanotransistoren, Cees Dekker en zijn groep onderzoekers van de Technische Universiteit Delft, zijn erg te spreken over de ontdekking. Dekker is blij na 15 jaar zijn ontdekking praktisch toegepast te zien.
De elektrische eigenschappen van koolstofnanobuisjes maken ze snellere en efficiëntere transistoren, volgens het bronartikel met meer dan een orde van grootte (factor tien). Transistoren kunnen een andere elektrische stroom afsluiten als ze een elektrisch signaal krijgen. Helaas zijn deze objecten op nanoschaal lastig te manipuleren, wat velen zich af deed vragen of het ooit mogelijk zou worden ze efficiënt te benutten. Omdat ze zo klein zijn kunnen nanobuisjes gemakkelijk van hun plaats schieten waardoor kortsluiting ontstaat. Mitra en zijn collega’s lossen dit probleem op door de buisjes te laten groeien op een wafel van kwarts, waarop 99,5% van de buisjes de kristalstructuur van de wafel van quarks volgden. Hierna etsten de onderzoekers alle buisjes weg die verkeerd lagen.
De volgende stap was het aansluiten van een hoge spanning. Hierdoor werden alle normaal geleidende, metallische, buisjes doorgebrand.
Optellen en sorteren
Zodra het team een werkende chip had gebouwd, programmeerden de onderzoekers dit om een optelprogrammaatje en een sorteeralgoritme uit te voeren. De computer kan tussen de twee programma’s heen en weer schakelen waardoor het kan multitasken, net zoals moderne computers. Het basisontwerp is Turing-compleet: dit betekent dat in staat is iedere berekening die een andere Turing-complete computer (zoals de computers die wij uit het dagelijks leven kennen) uit kan voeren, ook uit te voeren (uiteraard doorgaans op een andere snelheid). Erg snel is de computer niet: 1 kHz. Dit is miljoenen malen langzamer dan moderne desktop computers die met gemak een gigahertz halen. Dit komt echter omdat dit computertje verbonden is met experimentele apparatuur die het afremt. Zou deze verdwijnen, dan zou het computertje met gemak de kloksnelheid van bestaande computers kloppen.
Ook na de ontdekking van Mitra en de zijnen van een methode om de koolstofnanobuisjes netjes op een lijn te krijgen, blijft de productie van koolstofchips lastig. Waarnemers denken daarom dat vooral supercomputers van bijvoorbeeld Google en de NSA baat zullen hebben van deze nieuwe techniek. Totdat uiteraard iemand een methode uitvindt om koolstofnanotechnologie in grote oplage te kunnen produceren…
In deze TED Talk een inzicht in de revolutie van computers en wat dat doet met de productie, het aantal diensten wat beschikbaar komt voor mensen maar ook wat het met de menselijke werkgelegenheid doet. Deze TED Talk is de tegenhanger van een eerder artikel op visionair met de titel: “Alle grote uitvindingen zijn al gedaan“.
As machines take on more jobs, many find themselves out of work or with raises indefinitely postponed. Is this the end of growth? No, says Erik Brynjolfsson — it’s simply the growing pains of a radically reorganized economy. A riveting case for why big innovations are ahead of us … if we think of computers as our teammates.
Erik Brynjolfsson examines the effects of information technologies on business strategy, productivity and employment.
Hoe gaan we momenteel met deze ontwikkelingen om en hoe kunnen we ons economische systeem zo in gaan richten dat we inplaats van tegen, met de machines kunnen gaan racen?
Hier een documentaire over wat Estland verder nog allemaal doet op het gebied van netwerken en computertechnologie. Gezondheidszorg, onderwijs, betalingssystemen, een bedrijf opstarten, thuiswerken, het komt allemaal voorbij hoe dit in Estland wordt geregeld. Estland lijkt met al hun digitale innovatie het eerste E-land ter wereld te worden.
The power of connectivity can make a difference in public safety, emergency management, health care, business and social services.
How can people be provided with equitable access to public services and opportunities irrespective of age or location?
Technologies enable people to interact, innovate and share information in totally new ways. People are empowered, business is liberated and the society is more transparent.
But how to take advantage of all this? And what does it take to become a networked society? We look at what a country should focus on when building a networked society?
Hoe zien mensen in Nederland dit? Kunnen we in Nederland flink wat van Estland leren?
Hierbij een TED presentatie over ditzelfde onderwerp met een zeer optimistische uitkijk op de toekomst.
Robots and algorithms are getting good at jobs like building cars, writing articles, translating — jobs that once required a human. So what will we humans do for work? Andrew McAfee walks through recent labor data to say: We ain’t seen nothing yet. But then he steps back to look at big history, and comes up with a surprising and even thrilling view of what comes next.
Andrew McAfee studies how information technology affects businesses and society
Wat denken de bezoekers van visionair, verwelkomen we allemaal onze toekomstige computer overlords? :-)
Elke anderhalf jaar verdubbelt het aantal computerberekeningen per eenheid energie. Dit betekent dat informatie, geest, steeds meer de materie binnendringt. Alleen al deze trend zal dingen mogelijk maken die we ons nu nog helemaal niet voor kunnen stellen. Is over twintig jaar je smartphone slimmer dan jij?
Van de ENIAC-radiobuizen tot IBM’s hersenkraker Watson – we zijn nog maar pas begonnen: natuurkundig gezien kunnen computers nog zeker factor miljoen zuiniger.
Explosie van rekenzuinigheid
Sommige plaatjes moet je gewoon voor zichzelf laten spreken. Zoals deze grafiek. Linksonder zie je de codekraker uit de Tweede Wereldoorlog, ENIAC. Dit voor die tijd revolutionaire, duizend maal zo snelle, maar naar tegenwoordige normen lompe bakbeest was zo groot als een huis, gebruikte evenveel energie als een klein dorpje nu (150-170 kW) en vertoonde regelmatig storingen omdat er een insekt (“bug”) tussen twee schakelaars kroop en werd geëlektrocuteerd. Programmeren gebeurde bit voor bit met de hand door zes vrouwen. De ENIAC leverde ongeveer 500 berekeningen per kWh.
Factor twee biljoen
Aan de andere kant zie je de laptops van nu die honderd biljoen (1015) berekeningen per kilowattuur leveren. Dat betekent dat rekenen in zestig jaar factor twee biljoen energiezuiniger is geworden. De universiteit van Pennsylvania bouwde einde jaren negentig een veel snellere versie van de ENIAC na op een chip, die slechts een halve watt stroom verbruikte (minder dan een fietslampje).
Elke tien jaar worden computers niet alleen veel sneller, maar ook honderd maal zuiniger. De reden dat een rekenmonster waar een kleine elektriciteitscentrale voor nodig is, nu met het vermogen van een fietslampje aangedreven kan worden.
Computers kunnen nog miljoen maal zuiniger dan nu
Interessant is dat in het begin bijna niemand deze pijlsnelle ontwikkeling zag aankomen. Zo ontbreken computers in de science fictionboeken voor einde jaren vijftig, met uitzondering van die van Isaac Asimov. Alleen de veelzijdige theoretisch natuurkundige Feynman maakte in 1985 een natuurkundige analyse van het fenomeen berekening en zijn conclusie was: “there is plenty of room on the bottom”. Volgens Feynman’s schatting kon berekenen in 1985 nog factor honderd miljard zuiniger (sinds 1985 zijn computers 40 000 maal zuiniger gaan rekenen). Kortom: in theorie kunnen computers nog zeker een factor miljoen sneller en zuiniger worden dan nu. Dat betekent dat de allersnelste supercomputer nu, de Japanse Fujitsu K, die op dit moment 12,7 megawatt elektriciteit vergt (voldoende om een zware goederentrein mee aan te drijven), dan over dertig jaar ongeveer zoveel energie verbruikt als een kleine spaarlamp.
Opmars van slimme apparaten
Als brute rekenkracht zo goedkoop wordt, zullen allerlei toepassingen mogelijk worden die nu nog ver buiten ons bereik liggen. Virtual reality? Geen punt. Een Watson-achtig programma dat je altijd het winnende argument geeft om iemand anders omver te praten? Standaard. Sensoren die op de zeer zwakke energiebronnen in de omgeving werken – denk aan radiogolven, licht, beweging, temperatuurverschillen en dergelijke – bestaan nu al en zullen dan letterlijk overal in verwerkt worden. Domweg omdat het kan. Onze gezondheidstoestand zal nog nauwlettender in de gaten gehouden worden dan die van intensive-care patiënten nu, domweg omdat de sensoren zo goedkoop en zo krachtig worden dat het de moeite waard wordt.
Alomtegenwoordige sensoren
Deze sensoren zullen continu overal data verzamelen (Erik Brynjolfsson, professor management aan het MIT noemt dit nanodata) en een soort eigen internet gaan vormen, waardoor er letterlijk niets meer verborgen blijft. Deze sensoren zouden ons onmiddelijk duidelijk maken dat er wat mis gaat, variërend van de melk die overkookt tot een geavanceerd productieproces dat spaak loopt en ingrijpen.
Je zou zelfs een ouderwets boek kunnen ontwikkelen, dat elke pagina vult met de inhoud van een gedownload boek. Omdat het boek eigenlijk een computer is, zou je er ook videospelletjes op kunnen spelen en wie weet er wel blaadjes uit scheuren om een spelletje af te maken.
Backup draaien van jezelf
Je zou ook (en nu wordt het echt interessant), hersencel voor hersencel kunnen uitlezen en een kopie van onze geest draaien. Voor het geval er een ongeluk gebeurt, bijvoorbeeld. Je kan dan de opgeslagen kopie weer in een nieuw brein stoppen en vrolijk verder leven.
Geen wonder dat steeds meer technici en ingenieurs nu hun energie stoppen in bedenken van toepassingen om profijt te trekken van deze enorme rekenkracht. Kortom: de komende twee tot drie decennia worden gegarandeerd onvergetelijk. Laten we er voor zorgen dat dit onvergetelijk in positieve zin wordt.
Voor het eerst zijn computerwetenschappers er in geslaagd opto-elektronische reservoircomputing, een nieuwe vorm van informatieverwerking, in de praktijk te brengen. De eerste resultaten zijn indrukwekkend.
Wat is feedback?
We kennen allemaal positieve en negatieve feedback loops, zij het onder een andere naam. Negatieve feedbackloops houden systemen in evenwicht, terwijl positieve feedback loops juist werken als een versterker. Een voorbeeld van een negatieve feedbackloop is een volstromende badkuip. Als het waterniveau te hoog is, stroomt het water weg. Een positieve feedbackloop is bijvoorbeeld een brand (de hitte veroorzaakt nog meer brand) of de vorming van een ijskap (die zonlicht weerkaatst, waardoor deze afkoelt en zo groeit), waardoor een kleine oorzaak enorme gevolgen krijgt. De natuur is zo ingewikkeld omdat deze bestaat uit talloze feedback loops die allemaal met elkaar in verbinding staan. Deze ingewikkeldheid schrikte onderzoekers tot nu toe af, maar steeds krachtiger hulpmiddelen voor berekeningen, en het inzicht dat er heel interessante dingen te ontdekken zijn, maken dat toch steeds meer wetenschappers de jungle van complexe feedback loops induiken.
Maakt analoge computer een comeback?
Zowel positieve als negatieve feedback kan je gebruiken als rekenelement voor een computer. Dat is precies wat Yvan Paquot van de Vrije Universiteit van Brussel en enkele collega’s hebben gedaan. Zij beschrijven de eerste praktische uitvoering van een exotische nieuwe vorm van computing die het feedbackmechanisme gebruikt om tot dusver ongekend snelle analoge berekeningen te kunnen uitvoeren. Het inzicht achter hun baanbrekende werk: een feedback loop verwerkt informatie. Bijvoorbeeld: brand -> hitte + brandstof -> nog meer brand. Het berekent dus de gevolgen van het combineren van hitte en brandstof, informatie uit het recente verleden. Die informatie is in de feedback loop opgeslagen.
Wat is een analoge computer?
Er bestaan twee soorten computers. Digitale computers, zoals die waarop ik dit stukje zit te tikken (en u te lezen), en analoge computers, al bekend uit de vroege oudheid, die tot in de jaren vijftig en zestig heel populair waren en in feite een soort model vormen van het systeem dat bestudeerd werd.
De voorkant van het raadselachtige Antikythera mechanisme, gevonden in de Egeïsche Zee. De oudste analoge computer, volgens velen.
Zo gebruikten economen in de jaren vijftig een model met waterbuizen als analoge computer om de gevolgen van bijvoorbeeld een hogere rente op de Nederlandse economie te voorspellen en de resultaten waren niet eens zoveel beroerder als nu. Dergelijke effecten kan je ook bereiken met elektrische schakelingen of mechanische modellen.
Een kenmerkende eigenschap van analoge computers is dat ze continu zijn. Dat wil zeggen: ze werken met een glijdende schaal, niet met gehele getallen, zoals een digitale computer. De voorganger van de rekenmachine was de rekenliniaal (er hing nog zo’n levensgroot stokoud ding in ons natuurkundelokaal). In feite een analoge computer. De oude garde weeklaagde geregeld dat sinds de invoering van de rekenmachine, leerlingen hun gevoel voor getallen kwijtraakten. Digitale computers zijn sinds de jaren zestig echter zo snel geworden, dat niemand meer geïnteresseerd is in het moeizame gepruts dat werken met een analoge computer met zich meebrengt. Jammer, want de natuur werkt analoog, niet digitaal.
Reservoir computing makkelijker in gebruik dan neuraal netwerk
Het type computer dat Paquot en zijn collega’s hebben gebouwd is een reservoir computer. Het reservoir bestaat uit een redelijk groot aantal knooppunten, nodes, die op toevalige wijze met elkaar zijn verbonden. Elke node gedraagt zich als een niet-lineaire feedback loop. Dit wil zeggen dat het systeem zich chaotisch kan gedragen. In de proefopzet die gekozen is door Paquot en zijn team, werden willekeurige nodes gekozen voor de invoer en andere, eveneens gekozen willekeurige nodes, om de uitvoer te lezen. Het systeem wordt vervolgens getraind om de gewenste berekening te produceren, door de uitvoer-nodes onderling op een bepaalde manier te wegen. Dit werkt veel simpeler dan bij een neuraal netwerk, dat veel lastiger fijn is te stellen. Reservoir computers bestaan al sinds de eeuwwisseling en zijn gebouwd van onderdelen, uiteenlopend van emmers water tot programmeerbare chips om zo feedback loops te creëren. Netwerken met enkele honderden eenheden bleken al in staat om enkele woorden te herkennen.
Rekenen met licht
Uniek aan deze opstelling is dat de onderdelen uit bestaande opto-elektronica bestaan en met de snelheid van het licht werken. Geen positronisch, maar een optisch brein dus. Sorry, Asimov. Elk knooppunt is een optoelektronische ‘ding’ waarbij de hoogte van de spanning bepaalt hoeveel licht er uit wordt gezonden. Deze output-lichtbundel komt in een glasvezel terecht die het licht terug stuurt naar de fotodiode die de spanning opwekt. Een ‘negatieve’ non-lineaire feedback dus met een vorm van (extreem) kortdurend geheugen.
Vijftig knooppunten maken slechts 0,4% fouten in woordherkenning
De onderzoekers slaagden er in om hun vijftig knooppunten, random met elkaar verbonden, taken als het onderscheiden van sinusgolven en blokgolven, en zelfs eenvoudige woordherkenning, te leren. Het ging hier om de door een vrouw gesproken getallen 1 tot 9, die de computer moest leren te herkennen. Hierin slaagde de schakeling in 99,6 % van de gevallen. Twee fouten in vijfhonderd herkende woorden dus. Nog indrukwekkender is de snelheid: het systeem werkt rond een miljoen keer sneller dan eerdere systemen. Een verdere toename met factor honderd tot duizend, waarvoor kant en klare opto-elektronische onderdelen kunnen worden gebruikt, ligt volgens de groep in het verschiet. Kortom: hiermee wordt het interessant voor real-life toepassingen. Zal deze benadering ooit digitale computers overtreffen? Volgens Paquot en zijn groep is dat nog de vraag, maar dat de kans hierop nu behoorlijk groot is geworden is duidelijk.
De gedachte is hallucinerend. Leven we in een virtuele wereld, geschapen door een technisch zeer geavanceerde beschaving? Volgens sommige filosofen is de kans hierop groter dan dat we in een echte wereld leven. Wat is de kans dat we in een Matrix-achtige wereld leven zonder het zelf door te hebben?
Ook een computerprogramma kan misschien ooit denken, Maar bestaat het dan ook?
Ik denk dus ik ben
Deze bekende uitspraak van de Franse filosoof René Descartes uit de zeventiende eeuw is het enige houvast dat we hebben om objectief vast te stellen dat we bestaan. Wat we ook zijn: een grijze gelei in onze schedel, een onsterfelijke ziel, een onderdeel van een computerprogramma ergens in een onbekend heelal – dát we bestaan in de een of andere vorm is zeker. Al kan dat bestaan een illusie zijn, zoals Boeddha stelde. Het probleem is dat je deze techniek niet bij anderen kan toepassen. Je kan niet de gedachten van anderen lezen – al kom je met lichaamstaal en psychologisch inzicht behoorlijk ver.
Leven we in een computerwereld?
We weten nu dat computers krachtig genoeg kunnen worden om virtuele werelden te scheppen. Iedereen die wel eens een grafisch realistisch computerspel heeft gespeeld, is als het ware in een wereld binnen onze wereld gedoken. Computers nemen nog steeds heel snel toe in capaciteit en rekenkracht. In de middellange tot verre toekomst zal het ‘originele’ universum gevuld zijn met talloze virtuele beschavingen. De kans is groot dat deze virtuele werelden bewuste wezens zoals jij en ik zullen bevatten. Opmerkelijk genoeg stellen boeddhisme en hindoeïsme dat we in een dergelijke virtuele wereld leven.
Volgens filosoof Nick Bostrom van de universiteit van Oxford die dit argument voor het eerst gebruikte, is het heel wel mogelijk dat onze realiteit in feite een simulatie is, die door wezens uit een verder gevorderde beschaving wordt gerund. Het is voor ons vrijwel onmogelijk om uit te vinden of we in een simulatie leven. Alleen als de systeembeheerder van de virtuele wereld – laten we hem God noemen – besluit zijn bestaan kenbaar te maken, bijvoorbeeld door een grote tekst voor onze ogen te laten zweven met de tekst: je leeft in een computersimulatie, zouden we er volgens Bostrom achter komen dat we in een virtuele wereld leven. Een andere optie is dat we door de operators worden geüpload naar een lichaam in hun realiteit.
Hoewel we waarschijnlijk geen bewijs te zien krijgen – dat zou immers de simulatie verpesten – kunnen we mogelijk wat hints vinden die ons aanwijzingen kunnen geven. Inconsistenties, storingen in de realiteit en dergelijke. Als een stel derderangs programmeurs een haastklus afronden zie je daar onvermijdelijk de tekens van.
Econoom Robin Hanson denkt dat die kans vrij klein is. Zodra hier bewijzen van opduiken, zullen de systeembeheersers de simulatie resetten en de sporen uitwissen. Anders is het spelletje immers over – alhoewel ik me voor kan stellen dat het spelletje dan juist veel interessanter wordt…
Zombiewereld
Hanson denkt dat er veel meer kleinschalige simulaties dan grootschalige simulaties zijn. Hij denkt dat hij de enige persoon is die in deze simulatie leeft. Alle andere mensen zijn poppen, zombies als het ware. Ik geloofde dit op een gegeven moment toen ik negen was. Alleen is het extreem inefficiënt om alleen voor een proefpersoon een complexe wereldsimulatie op te zetten – voor mij het argument om deze gedachte opzij te zetten. Het is dan veel slimmer om er veel meer proefpersonen in te zetten. Zo veel moeilijker is dat niet – tenzij je belevingswereld zo beperkt als die van de gemiddelde econoom is natuurlijk.
Inbraak in de hersenen
Nu zijn we in staat de gedachten van mensen enigszins te lezen met hersenelektrodes en dergelijke. Maar helaas: we weten niet welke ervaring iemand ondergaat als een bepaalde hersengolf wordt geprikkeld. Al zou je dan in theorie hersengebieden kunnen scannen zodat je weet welke hersengebieden betrokken zijn bij het verwerken van de brain wave. Is dat het genotscentrum in de hypofyse, dan zijn de associaties duidelijk anders dan als het centrum dat angst en pijn wekt, is geprikkeld. Weinig subtiel, maar zo krijg je wel een ruwe indruk. Onze toegenomen kennis van de hersenen impliceert ook dat mogelijk ook wijzelf zombies zijn. Maar dan toch. Uiteraard zullen onze gedachten terug te voeren zij op een of andere fysische “bedrock”. Dat maakt onze gedachten en onze gevoelens niet minder reëel. Wat de bron van onze complexiteit ook is, we zijn complex en die complexiteit is reëel. Wij denken, dus we bestaan.
Hoe dring je met een signaal door een massief stalen omhulsel en kan je ook de sensor opladen? Een slimme student vond de oplossing. De mogelijkheden zijn legio: opladen zonder stroom bijvoorbeeld.
Tristan Lawry met zijn apparaat.Opladen en communiceren door massief staal
Elektronica, bijvoorbeeld een sensor, heeft energie nodig en moet informatie kunnen uitwisselen met andere elektronica. Om energie op te wekken zijn er de laatste tijd allerlei handige technieken bedacht – denk aan zonnepanelen, het aftappen van beweging en dergelijke – en als er geen draadverbinding mogelijk is, kan een draadloze verbinding soelaas bieden.
Heel aardig, maar wat doe je als je een draadloze verbinding door massief staal heen wilt, zoals de scheepswand van een zwaar oorlogsschip? Staal werkt als een kooi van Faraday. Elektrische en magnetische signalen dringen hier nauwelijks tot niet doorheen. Ook het overdragen van energie van de ene kant naar de andere kant van een stalen want is onbegonnen werk – of je moet het hele schip onder stroom zetten.
Goedkope oplossing
Tot nu toe loste de Amerikaanse marine dit probleem op door gaten door de scheepswand te boren. Uiteraard wordt hierdoor de wand verzwakt. Ook moet het complete schip maandenlang in een droogdok liggen. Een dure grap van al gauw enkele miljoenen. Dit werd zelfs het weinig spaarzame Amerikaanse leger te gortig. Kortom: tijd voor een slimme uitvinder. En die kwam er.
Ultrageluid
Tristan Lawry, een doctoraalstudent aan Rensselaer Polytechnic Institute heeft de oplossing bedacht. Hij demonstreerde een systeem dat gebruik maakt van ultrageluid, geluid met een zo hoge toon dat wij het niet meer kunnen horen. Ultrageluid heeft twee grote voordelen. De geluidsgolven zijn zo kortgolvig dat ze heel nauwkeurig te richten zijn. Ook kan er (vergeleken met hoorbaar geluid) heel veel informatie doorgezonden worden (de datasnelheid is ruwweg de frequentie). Deze techniek werkt zelfs door de dikke wand van slagschepen en onderzeeërs.
Piëzo-elektrische kristallen
Zenden en ontvangen gaat door middel van piëzo-elektrische kristallen. Als je een piëzo-elektrisch kristal indrukt, ontstaat er een hoge spanningspiek. Op die manier werkt de piëzo-elektrische gasaansteker. Omgekeerd verandert een piëzo-elektrisch kristal van vorm als je er spanning opzet. Met andere woorden: je kan ze gebruiken om geluid in elektriciteit om te zetten en andersom.
Geluid bevat naast een signaal, ook energie. Met andere woorden: deze techniek is erg handig om zowel elektronica op te laden als informatie door te geven.
Lawry is er in geslaagd met de techniek maar liefst vijftig watt vermogen en 12,4 megabit per seconde, de snelheid van breedbandinternet in de praktijk, via ultrageluid over te dragen door een massief stalen wand van meer dan zes centimeter dikte. Hij denkt dat met enkele wijzigingen het systeem zelfs een veelvoud van dit vermogen kan overdragen.
Dit systeem is erg interessant omdat het extreem veilig is. Je kan het in omgevingen toepassen waar elektriciteit of elektromagnetische velden absoluut uit den boze zijn. Wie weet werken onze stopcontacten of laadstations voor kleine apparaatjes straks wel met ultrageluid.
