In een grote ruimte in het TNO-gebouw in Eindhoven staat een langgerekte kast met rode ramen. Binnenin is een soort rijdend treintje te zien met kleine platforms erop en zo’n tien verschillende printkoppen erboven. Elke printkop kan een ander materiaal printen, zoals metaal of plastic, en een robotarm kan zelfs chips plaatsen. Het is dus eigenlijk een minifabriekje waarin elke printkop een laag toevoegt aan een product. Zo kunnen heel complexe producten gemaakt worden in een fabriek van het formaat van een forse boekenkast. ‘We hebben deze printer maar op de begane grond gezet, want af en toe moet er een grote hijskraan komen om hem te verslepen naar een beurs’, vertelt Sol.

Vier jaar geleden toonde TNO de printer voor het eerst op een internationale beurs. ‘Dat was schitterend’, glimlacht hij. ‘Eerst kwam een vertegenwoordiger van een grote multinational en na twee uur kwam de grote baas. Zij hadden meteen door dat deze machine een paradigmaverandering in 3D-printen zou veroorzaken. Drie maanden later schreef The Economist: ‘TNO toont aan dat dit ook op industriële schaal kan. Het is een radicale doorbraak.’

Deze multimaterialenprinter is een van de apparaten die we in de smart factory van de toekomst zullen tegenkomen, naast robots, lasersnijders en freesmachines. Het grote verschil met klassieke fabrieksmachines: ze zijn allemaal met het internet verbonden en kunnen voor elk nieuw te maken product zelf de specificaties van internet downloaden. Volgens Sol kan dat snel en goedkoop: ‘De uitkomst is dat je enkelstuks producten kunt maken voor de prijs van massaproductie. Dan kunnen we de banen die naar China zijn verdwenen, weer terughalen naar Europa.’

500.000 verschillende configuraties

In de industriewereld zoemen de kreten smart industry, Industry 4.0 en de vierde industriële revolutie inmiddels al een tijdje rond. Sol heeft de term in Nederland op de kaart gezet als directeur van het programmabureau Smart Industry. Inmiddels zijn er tien zogeheten Fieldlabs van start gegaan, waarin wordt geëxperimenteerd met de fabriek van de toekomst. Bijvoorbeeld met Smart Food in Zuid-Holland, waar gewerkt wordt aan automatische teeltsystemen, of de Smart Bending Factory in Varsseveld, een metaalbewerkingsfabriek waar de klant volledig gedigitaliseerd een stuk metaal in de meest bijzondere vormen kan bestellen.

Een ‘smart factory’ is een kleine fabriek die unieke producten kan maken. Een klant stuurt via het internet een ontwerp van een product naar de fabriek, en vervolgens gaan de apparaten ermee aan de slag. ‘Je ziet het al bij autofabrikant Nedcar in Born. Je stelt zelf je auto samen, en je kunt kiezen uit 500.000 verschillende configuraties. Iedere Mini die bij Nedcar van de band afrolt, is een unieke auto.’ Naast grotere fabrieken voor auto’s ontstaan ook kleinere fabrieken, als een soort copyshops om de hoek, denkt Sol. ‘In de toekomst heeft Apple bijvoorbeeld een eigen fabriekje in de winkel, of in de buurt. Ze hebben dan alleen de basismodule van een telefoon en verder geen voorraden. Ze maken de telefoon ter plekke en hij wordt twee uur later bij je afgeleverd.’ Met dat scenario kan Apple zijn fabrieken in China grotendeels sluiten, denkt Sol. ‘Zij moeten die order per vliegtuig laten verzenden of in een container over zee sturen, waar je zes weken op moet wachten. Het grote voordeel is dat je hiermee de banen weer terughaalt naar Europa.’

Blockchain

Honderdduizenden verschillende configuraties of een telefoon in alle kleuren? Dat levert een logistieke nachtmerrie op, zou je denken. Al die verschillende onderdelen moeten dan bij verschillende toeleveranciers besteld worden. ‘Als je duizend producten bestelt die allemaal net wat anders zijn, in plaats van in één keer duizend dezelfde artikelen, dan kun je wel aanvoelen dat dit een explosie van transactiekosten oplevert. Daarom zijn wij volop bezig met blockchain, het nieuwe buzzword.’

Blockchain maakt het mogelijk om tussen verschillende partijen in het openbaar een database te delen. Alle transacties zijn versleuteld en er is geen centrale instantie die transactiekosten rekent. Het mechanisme wordt nu gebruikt voor de digitale munteenheid bitcoin, maar is ook te gebruiken voor andere dingen. Bedrijven kunnen bijvoorbeeld smart contracts met elkaar afsluiten. Dat is snel, goedkoop en veilig. Blockchain is nog heel nieuw en de toepassingen ervan laten zich nog raden. ‘Blockchain zit nu in de fase waarin het Internet Protocol in de jaren 80 zat. Pas begin jaren 90 kwamen we erachter dat we er meer mee konden doen dan alleen bestanden en e-mails versturen. Dit is dus een technisch heel spannende fase.’

De concrete voorbeelden van blockchaintoepassingen buiten de financiële sector zijn dus dun gezaaid. Philips experimenteert er voorzichtig mee voor het veilig uitwisselen van röntgenfoto’s in patiëntendossiers. Binnenkort start een Fieldlab op het gebied van blockchain. ‘Deze ontwikkeling kun je niet missen’, waarschuwt Sol.

Geen operator, maar supervisor

Die digitalisering van de industrie gaat ook het werken in een fabriek radicaal veranderen, denkt Sol. ‘Je moet bijvoorbeeld begrijpen hoe beveiligingscertificaten werken. Want als alles op het internet aangesloten zit, wordt cybersecurity erg belangrijk. Als je een machine van een bedrijf kunt gijzelen, dan staat de productie stil en is je bedrijf na twee weken failliet.’ In de fabriek van de toekomst zijn er geen operators meer nodig die handelingen uitvoeren, want alles gaat volautomatisch. De operator wordt een supervisor die de machines in de gaten houdt en alleen optreedt als er wat misgaat.                  

Die computergestuurde machines zitten echter ingewikkeld in elkaar. Er kan iets mis zijn met de productie, de software of de aansturing. ‘Zo’n supervisor moet dan in teamverband het probleem gaan oplossen. Hun communicatieve skills worden veel belangrijker. En werknemers moeten anticiperen op de snelheid van ontwikkeling, want binnen drie maanden kan er weer een nieuw systeem zijn.’ De industriële sector had misschien ooit het imago van vieze handen en hard fysiek werken, maar dat is een smart factory allerminst. Sterker nog, volgens Sol is het een werkplek om trots op te zijn. ‘Je kunt met je technische achtergrond natuurlijk ook bij een helpdesk gaan werken. Maar als je in de industrie werkt, en je ziet een auto van de band rollen of je ziet dat een schip gebouwd wordt waaraan jij hebt bijgedragen, dan geeft dat een kick.’

Beeld: Frank Groeliken

Bent u vrachtwagenchauffeur, administratief medewerker of fabrieksarbeider? Dan heeft Dik Bijl nieuws voor u. Uw baan gaat verdwijnen. Misschien niet morgen of volgende maand, maar wel binnen nu en twintig jaar. Ook hoger opgeleiden moeten zich zorgen maken. Een groot deel van het werk van artsen, belastingadviseurs, advocaten en andere kenniswerkers zal in de toekomst worden overgenomen door robots en computers.

Het nieuwe werken

Bijl is opgeleid als arbeids- en organisatiepsycholoog, maar belandde na zijn studie in de ICT. Hij werkte als ‘ICT-architect’ voor onder meer Oracle, HP en Microsoft. Bijl was ook de man die in Nederland het nieuwe werken (HNW) op de kaart zette. Hij schreef, toen nog in dienst van Microsoft, in 2007 het eerste Nederlandstalige boek over deze visie op het organiseren van werk, geïnspireerd door de whitepaper The New World of Work van Bill Gates. Tegenwoordig gebruikt Bijl de term liever niet meer. ‘Het nieuwe werken is dood’, schreef hij zelfs in een eerder boek.

Bijl: ‘Het concept is gekaapt door allerlei partijen die het gebruiken om hun eigen agenda te bevorderen. Je had bijvoorbeeld “De week van HNW”, georganiseerd door Natuur & Milieu. Dan is HNW gereduceerd tot minder op de weg zijn. Het is ook misbruikt door managementteams die bezuinigingsmaatregelen wilden doorvoeren door het aantal werkplekken te reduceren. Terwijl HNW veel meer is dan thuiswerken. Het gaat om het creëren van een optimale werkomgeving, zowel fysiek, de virtueel (ICT), mentaal (processen en procedures) en sociaal (hoe mensen met elkaar omgaan).

Wake-up call

Voorheen hield Bijl zich vooral bezig met technologie in relatie tot organisaties en individuen. In zijn nieuwe boek Alles wordt anders verlegt hij zijn aandacht naar de impact van technologie op de maatschappij als geheel. Hij beschrijft zeven nieuwe technologieën en de manier waarop ze ons leven zullen veranderen. Het boek is enerzijds een laagdrempelige introductie tot zaken als kunstmatige intelligentie, robotica, synthetische biologie en nanotechnologie, en anderzijds een wake-up call: het wordt tijd om serieus na gaan denken over de gevolgen van al die revolutionaire technologieën. Bijl: ‘We kunnen ons wel druk maken over vluchtelingenstromen, moslimterrorisme, de Brexit, Nexit en weet ik wat niet meer, maar de technologische revolutie die op ons afkomt, is op termijn veel ingrijpender. Het kan een enorme kans zijn op een betere samenleving, maar het kan ook een tsunami zijn die ons gaat overspoelen. Er moet een brede maatschappelijke discussie op gang komen over dit onderwerp. Ik mis de bewustwording dat we op een ijsberg afsteven. Als we nu met elkaar in gesprek gaan en oplossingen gaan bedenken, hebben we nog vijf of tien jaar om onze maatschappij anders in te richten.’

Politiek Den Haag moet ook aan de bak, vindt Bijl: ‘Het blijft nog te vaak bij de waarschuwing dat robots banen kosten, zonder dat er oplossingen worden aangedragen.’ Een voorbeeld van hoe het niet moet is volgens Bijl het voorstel van GroenLinks om belasting te heffen op robots. ‘Dat werkt alleen als je het wereldwijd invoert, anders jaag je alleen maar bedrijven weg uit Nederland.’

Industriële revolutie

Bijl verwijst naar het World Economic Forum (WEF), de jaarlijkse bijeenkomst van CEO’s, politici en andere bobo’s in het Zwitserse ski- en kuuroord Davos, waar begin dit jaar de vierde industriële revolutie werd uitgeroepen, een historisch tijdperk waarin productieprocessen volledig worden overgenomen door zelfstandig functionerende machines. Volgens Bijl is deze vierde industriële revolutie fundamenteel anders dan de eerste (gietijzer, stoommachines, fabrieken), de tweede (staal, elektriciteit, de komst van massaproductie) en de derde (computers, digitalisering).

Bijl: ‘Vooropgesteld, het verleden is niet altijd de beste voorspeller van de toekomst. Bij iedere nieuwe disruptieve technologie werd gedacht dat het banen zou kosten, terwijl het uiteindelijk altijd meer werk opleverde. Niemand kon bijvoorbeeld in 1900 de enorme impact van de auto-industrie voorzien. Auto’s waren speeltjes voor rijke mensen. Maar toen werden auto’s een massaproduct en kwamen er autofabrieken, wegen, een brandstofindustrie, en andere aanverwante sectoren. Misschien dat de vierde industriële revolutie ons ook gaat verrassen en toch voor meer werkgelegenheid zal zorgen, maar daar ziet het nu nog niet naar uit. Uiteindelijk worden alle beroepen die je kunt vangen in een algoritme overbodig.’

Depressie

Volgens Bijl moeten we ons neerleggen bij een toekomst waarin er veel minder werk is. Binnen nu en twintig jaar kan 50 tot 75 procent van het aantal banen verdwijnen, denkt hij. Dat hoeft helemaal niet erg te zijn. Bijl: ‘We werken nu meer dan we ooit gedaan hebben. Nieuwe technologie heeft ervoor gezorgd dat we alleen nog maar met werk bezig zijn. Dat is niet gezond.’ Tegelijkertijd kunnen mensen ook moeilijk zonder werk, denkt Bijl: ‘Werken is voor mensen veel meer dan in een inkomen voorzien. De meeste mensen ontlenen er hun identiteit aan. Het hebben van een baan is de norm. Mensen met een bijstandsuitkering worden gezien als losers en profiteurs. Vandaar dat mensen die langdurig werkeloos zijn, vaak in een enorme depressie terechtkomen. De mens wil nu eenmaal zinvolle, betekenisvolle dingen doen, voor zichzelf en voor zijn omgeving.’

Voor de toekomst voorziet Bijl twee scenario’s. In het optimistische scenario lijkt onze toekomstige samenleving nog het meest op het oude Athene, waar een elite van welgestelden vrijgesteld was van arbeid. Deze groep ‘vrije mannen’ kon veel tijd besteden aan de kunsten, filosoferen en andere zingevende activiteiten. Het werk werd gedaan door slaven. Dat waren niet alleen domme krachten, maar ook dokters en onderwijzers. De slaven, dat zijn straks de computers en robots. De grote vraag is alleen of we straks allemaal tot de ‘elite’ behoren. Bijl: ‘Dat kan alleen als we de bonussen van de nieuwe technologie goed verdelen over de mensheid, zodat de welvaart bij iedereen terechtkomt. Juist daarom is het van belang dat we nu gaan nadenken over zaken als een basisinkomen, deeleconomie en negatieve inkomstenbelasting. Ik ben geen macro-econoom, ik kan niet uitrekenen of het betaalbaar is, maar we zullen het wel moeten onderzoeken. Daarnaast moeten we moeten veel investeren in infrastructuur: wegen, energienetwerken, internet. Een goede infrastructuur is nodig om de deeleconomie te stimuleren.’

Dat niet iedereen enthousiast is over de deeleconomie, door sommigen smalend überkapitalisme genoemd, is Bijl niet ontgaan. Hij verduidelijkt: ‘Über en Airbnb zou ik nooit als voorbeeld nemen. Het gaat mij er juist om dat belangrijke infrastructuren publiek bezit blijven, zoals een energienetwerk waarmee burgers lokaal opgewekte energie kunnen delen.’

Oude Pekela

In het pessimistische scenario plukt een kleine groep zeer vermogende inwoners de vruchten van de technologische vooruitgang. De grootste bevolkingsgroep bestaat uit baanlozen die moeten rondkomen van uitkeringen onder het bestaansminimum. Bijl vergelijkt die situatie in zijn boek met het huidige Oude Pekela: ‘Pekela was tot de jaren 50 een florerende gemeenschap. Je had er de kartonindustrie. Toen die wegtrok, kwam er niets voor in de plaats. De goede mensen vetrokken. Wat overbleef was het type mens dat moeite heeft om voor zichzelf te zorgen en niet ondernemend is. Nu is Oude Pekela volgens onderzoek van Elsevier al geruime tijd de minst aangename plek in Nederland om te leven. De overheid weet prima hoe ze daar al het gas moet weghalen, maar investeert niet in de economische en sociale verbetering van Oost-Groningen.’

Helaas is het doemscenario volgens Bijl het meest waarschijnlijke. Hij rekent voor: ‘We hebben nu een begrotingstekort van 3 procent. Als we de helft minder aan inkomstenbelasting krijgen en vier keer zoveel bijstandsuitkeringen, komen we op een tekort van 50 procent. Dat houdt geen enkel land lang vol.’ Een sombere conclusie, geeft Bijl toe: ‘Dat was niet de bedoeling toen ik begon aan het boek, maar het is de realiteit. Als we niets doen, komen we met zijn allen in een extreme versie van Oude Pekela terecht.’

Beeld: Frank Groeliken

De meest complexe denksport is niet schaken, maar het bordspel Go. Al in de jaren 90 wist een computer het bij schaken van de mens te winnen, maar bij Go gebeurde dat pas vorig jaar. Het door Google DeepMind getrainde computerprogramma AlphaGo won toen van een professionele Go-speler.

AlphaGo is een vorm van ‘deep learning’. Deze vorm van artificiële intelligentie (AI) verschilt van een meer klassieke benadering, waarbij onderzoekers menselijke kennis regel voor regel programmeren in expertsystemen. Deep-learningsystemen zijn echter ‘zelflerend’. Hun bouw lijkt in de verte op de architectuur van ons eigen brein. Ontwikkelaars voeren gigantische dataverzamelingen aan de ‘neurale netwerken’ van deze systemen. Ze geven ze daarbij een opdracht, bijvoorbeeld om katten te leren herkennen van plaatjes, of winnen met het spelletje Go. De systemen doen aan de lopende band gokjes en krijgen te horen of ze succes hadden. Als dat zo is, versterken ze de interne verbindingen tussen ‘neuronen’ die bijdroegen aan het succes. Zo leert deze zelflerende software met vallen en opstaan, een beetje als een peuter.

Dat artificiële intelligentie (AI) al lang geen belofte meer is, werd al eerder bewezen door indrukwekkende toepassingen op het gebied van onder meer beeld– en spraakherkenning. Aan dat succes ligt decennialang onderzoek ten grondslag, zegt hoogleraar intelligente regelsystemen en robotica Robert Babuska van de TU Delft. ‘Veel technieken zijn al jaren in ontwikkeling, maar kunnen eindelijk toegepast worden dankzij de toenemende kracht van computers en de grote hoeveelheden data die nu beschikbaar zijn.’

De industrie heeft inmiddels hoge verwachtingen van AI. Grote ICT-bedrijven als Google, Facebook, Amazon, IBM, Apple en Microsoft ontwikkelen allemaal hun eigen AI-software of -hardware. ‘Ze realiseren zich dat AI ongelofelijk belangrijk wordt voor hen’, zegt Babuska. ‘Dat ze zonder AI eigenlijk niet verder kunnen. Dus ze investeren daar fors in.’

Kettingreacties

SpaceX- en Tesla-oprichter Elon Musk richtte samen met ontwikkelaar en durfkapitalist Sam Altman eind 2015 het non-profitbedrijf OpenAI op voor onderzoek naar kunstmatige intelligentie. Samen met vier andere investeerders stopten ze een slordige één miljard dollar in het bedrijf. Dat zou als een vreemde stap kunnen worden gezien, aangezien Musk AI als een mogelijk gevaar ziet. ‘We moeten heel nauwkeurig nadenken over AI’, zei hij in oktober 2014 op een MIT-Symposium. ‘Als ik zou moeten raden wat onze grootste existentiële bedreiging is, dan is het waarschijnlijk dat.’ Ook Stephen Hawking waarschuwt met de regelmaat van de klok voor de langetermijngevaren van AI.

Waar zijn knappe koppen als Hawking en Musk zo bang voor? Een goed inzicht daarin biedt een open brief uit januari 2015. In de brief pleiten drie AI-wetenschappers voor de ontwikkeling van ‘robuuste en goedaardige’ vormen van kunstmatige intelligentie. Zo is het altijd al een uitdaging geweest om software te ontwerpen die geen bugs had. Maar naarmate we ons meer afhankelijk maken van software, wordt foutloosheid van levensbelang. Zeker omdat ICT-netwerken meer en meer met elkaar verbonden raken. Babuska: ‘Daardoor kunnen onverwachte kettingreacties optreden, die niemand ziet aankomen.’ Daarnaast zullen we beter dan ooit moeten weten wat we eigenlijk bouwen. Wanneer we de specificaties van een systeem niet helemaal juist formuleren, kunnen de consequenties daarvan namelijk groot zijn. Babuska: ‘Wanneer je een zelflerend systeem geen beperkingen oplegt, kan dat leiden tot een oplossing die weliswaar optimaal is gezien de opdracht van het systeem, maar totaal onacceptabel voor de mens.’

Slimmer dan de mens

Daarnaast houdt een deel van de AI-onderzoekers rekening met de mogelijkheid dat computers op een dag intelligenter worden dan de mens. Superintelligente AI is waarschijnlijk te slim om zich ‘uit’ te laten zetten. Daarom pleiten onderzoekers als hoogleraar filosofie Nick Bostrom van de Universiteit van Oxford ervoor om AI te ontwikkelen die gemotiveerd is om alleen acties uit te voeren die door mensen goedgekeurd worden.

Een andere theoretische mogelijkheid om AI onder de duim te houden, en waar Musk openlijk over speculeert, is om een superintelligente AI aan ons brein te koppelen via een neural lace. Op die manier zou die volgens Musk rechtstreeks onder onze controle staan. Musk vreest overigens niet alleen voor een superintelligentie die de macht grijpt, maar nog meer voor een situatie waarin superintelligentie in handen komt van een dictator of andere kwaadwillenden. Om die reden is het volgens Musk essentieel dat AI ‘democratiseert’, dat wil zeggen wijd beschikbaar komt. ‘Dit is de reden dat OpenAI is gecreëerd’, zei hij in een interview in september 2016.

Waarin verschilt de aanpak van OpenAI? Hoe willen oprichters Musk en Altman bijvoorbeeld voorkomen dat kwaadwillenden een eventuele superintelligente computer zullen misbruiken? Een belangrijk uitgangspunt van OpenAI is openbaarheid. Ook grote ICT-bedrijven delen regelmatig kennis en code, maar voor OpenAI is dit ideaal tot centraal principe verheven. In blogs omschrijft OpenAI de algemene missie van het bedrijf als ‘het bouwen van veilige AI’ en ‘ervoor zorgen dat de voordelen van AI zo wijd en evenredig mogelijk verdeeld worden’.

OpenAI zegt zich vooral te willen richten op fundamenteel onderzoek naar ‘algemene leeralgoritmes’. Zo werkt het bedrijf aan ‘generatieve modellen’, die computers ‘begrip’ kunnen bijbrengen van de wereld. Aan dit type software werkt ook de Nederlander Tim Salimans, een getalenteerde datawetenschapper die dit voorjaar bij OpenAI in dienst trad nadat hij gevraagd was om er te solliciteren. Om de intelligentie van algoritmes te testen, en om ze te trainen binnen een omgeving die bekend is voor mensen, heeft OpenAI een speltuin ontwikkeld waar computers via muis en toetsenbord allerlei games kunnen spelen: Universe.

Vacatures

Simplificatie

Hoe bang moeten we in de tussentijd zijn voor het ontstaan van een superintelligentie? Niet zo heel erg, zegt Babuska: ‘Zo is er onlangs een experiment stopgezet in Japan, waarbij een AI-systeem werd getraind om toelatingsexamens te doen tot de universiteit van Tokyo.’ Het probleem was dat ‘Todai Robot’ sinds de start van het experiment in 2011 eerst elk jaar gestaag beter was geworden, maar daarna op één niveau bleef hangen. Het systeem scoorde uitstekend binnen de exacte vakken, maar had problemen bij algemenere vragen, waarvoor begrip van de wereld nodig was op een menselijk niveau.

Babuska: ‘Onze kennis over de wereld hebben we vanaf onze geboorte stukje bij beetje opgebouwd. We hebben zintuigen en zijn gemotiveerd om te leren. Onze intelligentie is zo breed, dat het zelfs nauwelijks mogelijk is die te definiëren. Zeggen dat de computer binnenkort net zo slim zal zijn als de mens, vind ik dan ook een veel te sterke simplificatie.’

De fotograaf heeft een verzoek. Of professor Eiben zijn robot wil vasthouden alsof het een echte baby is? En net doen of hij hem een batterijtje voert? Een beetje onwennig doet Guszti Eiben wat hem gevraagd wordt. De ‘baby’ ziet er op het eerste gezicht niet erg imponerend uit. Het is weinig meer dan een grote witte kubus (het ‘hoofd’) met daaraan drie blauwe en groene tentakels bestaande uit kleinere kubussen die met elkaar zijn verbonden door scharnierende elementen.

Als je Eiben zo ziet zitten, het zielloze kunststof schepsel in zijn armen, lijkt het weinig spectaculair. Toch wordt hier, in dit verduisterde kamertje (de sensors van de robots zijn gevoelig voor licht) op de vierde verdieping van het Wis- en Natuurkundegebouw van de Vrije Universiteit Amsterdam, geschiedenis gemaakt.

Onder de noemer artificial life wordt al langer gewerkt aan computersimulaties waarmee biologische evolutieprocessen worden losgelaten op virtuele robots. Ook is er het aanpalende vakgebied van evolutionaire robotica, dat autonome robots door gebruik van evolutionaire software steeds slimmer probeert te maken. Maar nog nooit slaagde iemand erin om fysieke robots te laten voortplanten. Het is de eerste stap op weg naar robotevolutie.

In een hoekje van de ‘crèche’ liggen de twee ‘robotouders’, de ene blauw, de ander groen. Ze hebben in hun korte leven niet meer gepresteerd dan zich tergend langzaam en nogal onhandig voortbewegen in de richting van twee rode ledlampjes (‘the red light district’, zegt Eiben). Daar aangekomen hebben ze elkaar goed bekeken om te beoordelen of de ander een geschikte voortplantingskandidaat was. Toen dit oordeel positief uitviel, was het tijd voor een potje stomende robotseks – nou ja, niet helemaal. Ze stuurden hun ‘genetische code’ naar een computer. Een speciaal computerprogramma dat biologische evolutieprocessen nabootst combineerde de codes tot een nieuwe ‘DNA’ en zond deze blauwdruk naar een 3D-printer. De geprinte onderdelen werden door Eiben en zijn team in elkaar gezet. Et voilà, een nieuwe robot was geboren. Wat meteen opvalt, is dat in de baby niet alleen eigenschappen van beide ouders zijn gecombineerd (de kleuren), maar dat er ook mutaties zijn opgetreden, zoals het witte hoofd.

En dat voor hooguit twaalfduizend euro. Meer geld had Eiben niet tot zijn beschikking voor zijn experiment. Keer op keer werden zijn onderzoeksvoorstellen afgewezen door geldschieters.
‘Ze vonden mijn plannen niet haalbaar’, vertelt hij. ‘Als je in Nederland onderzoek doet naar koeien of watermanagement zit je goed, maar robots die zich voortplanten, dat vindt men moeilijk. Naast de twijfels over de haalbaarheid, wilde men ook vaak weten waar het experiment goed voor is. Wat hebben we eraan?’

Nou?

‘Dit is in de eerste plaats fundamenteel onderzoek naar evolutie. Zoals een deeltjesversneller een instrument is om nucleaire fysica te bestuderen, is een evolutionair robotsysteem een instrument om de evolutie te bestuderen.’

Maar zijn er praktische toepassingen?

‘Jazeker. We kunnen met mijn systeem robots ontwikkelen voor complexe omgevingen. Denk aan een bosrijke omgeving. Wat voor robot heb je daarvoor nodig? Moet hij klein zijn zodat hij kan kruipen, groot om overal doorheen te banjeren? Moet de robot poten hebben, wielen, poten én wielen? Het is heel lastig om de optimale vorm te bedenken voor een bosrobot. Maar de evolutie heeft bewezen dat het optimale vormen kan ontwikkelen voor allerlei omgevingen. Als we de robots laten evolueren in een bos, of in een omgeving die een bos nabootst, zullen ze generatie op generatie beter aangepast zijn aan de omstandigheden. Ik denk ook aan robots die in ertsmijnen op de bodem van de oceaan moeten werken, of die verre planeten klaar moeten maken voor menselijke bewoning.’

U noemt de robotbaby nadrukkelijk een proof of concept. Wat kunt u doen als ze u tien miljoen euro geven?

‘Dan bouw ik binnen vijf jaar mijn EvoSphere, een soort robotkwekerij. De EvoSphere heeft drie hoofdcomponenten: een geboortekliniek, een peuterschool en een arena. De geboortekliniek bestaat uit meerdere 3D-printers en een faciliteit waar de robots in elkaar worden gezet. Als het te duur blijkt om het proces helemaal te automatiseren, doen we het assembleren met de hand. De peuterschool is een softe omgeving waar de robots stap voor stap een aantal dingen moeten leren. Eerst leren ze lopen, dan moeten ze naar een doel lopen. Dat is een lastige taak, want het lichaam van de robots verandert van generatie op generatie. Een kind kan meer poten hebben dan de ouder. Dus moet hij anders leren lopen. Wij mensen doen er een half jaar over om de oog-handcoördinatie voor elkaar te krijgen, en anderhalf jaar om te kunnen lopen, terwijl ons motorische systeem identiek is aan dat van onze ouders. Zo werken de robots een hele syllabus af. Aan het eind van de trainingsperiode worden ze getest. Robots die slagen voor de test, zijn volwassen en mogen door naar een grote arena waar ze zich echt moeten bewijzen. We geven ze een aantal taken, zoals de omgeving verkennen, metingen doen, de temperatuur van elk rood object meten en alle groene objecten meenemen naar huis en afgeven.’

Hoe kiezen de robots hun voortplantingspartner?

‘Stel dat ze iets moeten verzamelen in het bos. Als ze elkaar tegenkomen, checken ze elkaar. Hoeveel lege colablikjes heb jij gevonden? Hoe meer een robot gevonden heeft, hoe aantrekkelijker hij is als partner.’

Bij mensen komen sommige mutaties nauwelijks voor. Er wordt zelden iemand geboren met drie armen. Zijn de mogelijke mutaties bij uw robots onbegrensd?

‘Ja, want ik wil ze de ruimte geven om zich te ontwikkelen en om nieuwe vormen te creëren. De beste vormen overleven en planten zich voort.’

Ze zouden bijvoorbeeld heel groot kunnen worden?

‘In virtuele simulaties zien we soms dat robots steeds groter worden. De vraag is waar het ophoudt. Dinosaurussen zijn tenslotte ook uitgestorven. En nu is geen enkel landdier groter dan de olifant. Misschien is de grootte van dieren evolutionair begrensd. Dat is een van de dingen die we in de EvoSphere kunnen uitzoeken.’

Wilt u alleen de lichamen en vaardigheden van robots laten evolueren, of ook hun brein?

‘Het spannendste van dit project is dat wij in de EvoSphere de co-evolutie van lichaam en geest empirisch kunnen onderzoeken. We weten dat de ontwikkelingen van lichaam en geest heel nauw met elkaar samenhangen. Volgens biologen is een van de sleutels tot ons menszijn bijvoorbeeld onze opponeerbare duim (ons vermogen om met onze duim de andere vingers aan te raken en zo een klauw te vormen, red.), waardoor wij gereedschap kunnen hanteren. Toch is het heel lastig om die samenhang tussen mentale en fysieke ontwikkeling experimenteel te onderzoeken. Biologen kunnen het niet, want het brein van een rat kun je niet uitlezen. Computersimulaties zijn ook niet alles, want daarmee mis je de lichamelijke aspecten. Robots zijn voor dit onderzoek perfect. Het uitlezen van een robotbrein is heel eenvoudig.’

Zijn er ethische bezwaren tegen uw onderzoek?

‘Ik krijg vaak te horen dat mensen het eng vinden dat robots zich kunnen vermenigvuldigen. Ze zijn bang dat wij de controle verliezen over robots.’

Hoe stelt u die mensen gerust?

‘Ik leg uit dat mijn ontwerp voor de EvoSphere fundamenteel afsluitbaar is. Als ik de 3D-printers uitzet, komen er geen nieuwe robots. Ik wil niet dat robots zich op een andere manier kunnen voortplanten. Als een van mijn studenten begint over zwangere robots, of robots die eieren leggen, kap ik het gesprek resoluut af. Die kant wil ik niet op. Daarnaast zijn er veel controlepunten. In de school gebeurt het leren onder supervisie. Wat en hoe ze leren, bepalen wij. We kunnen ze ook laten zakken voor hun eindexamen.’

Maar als deze technologie er straks is, komen er misschien andere wetenschappers die veel verder willen gaan en minder grenzen willen stellen.

‘Daar kan ik niets tegen doen. Dat is hetzelfde als met de nucleaire wetenschappers in de jaren 40 en 50. Die wilden fundamenteel onderzoek doen, maar het leidde tot de atoombom. Dertig jaar later had je de biochemici die de fundamenten van het leven wilden begrijpen. Dat onderzoek werd misbruikt voor biologische oorlogvoering.’

Dat zijn geen geruststellende voorbeelden.

‘Nou ja, er is nu al robot warfare. Daarvoor hebben ze mij niet nodig.’

Binnen enkele jaren wilt u uw EvoSphere bouwen. Wat is de volgende stap?

‘De EvoSphere is een robotkwekerij of -boerderij onder menselijke supervisie. Over tien jaar wil ik een volledig autonoom werkende EvoSphere, een afgesloten ruimte waar we de robots alleen laten. We hoeven alleen wat energie en grondstoffen te leveren. Misschien hangen we overal webcams op waardoor iedereen via een livestream mee kan kijken. Dat zie je nu ook al bij vogelnestjes en vossenholen. Waarom niet bij robots?’

Beeld: Frank Groeliken

Het is een populair thema in de sciencefiction: robots die de wereld overnemen. Met hun superieure rekenkracht en niet aflatende energie vormen ze het apocalyptische schrikbeeld van de een, en de utopische droom van de ander. Wie de autonome stofzuiger Roomba van fabrikant iRobot vast ziet raken achter een wc-pot, zal met enig cynisme aankijken tegen een vermeende Terminator-achtige werelddominantie. Toch valt niet te ontkennen dat robots momenteel onze woon- en werkomgeving veroveren. Social robots als Jibo luisteren, antwoorden, plannen onze reizen en verzorgen ouderen. Werkrobots als Baxter werken in de productielijnen van het mkb. En dat is nog maar het begin, voorspelt robotkenner Randall van Poelvoorde. ‘We roepen het al jaren, maar nu gaat het echt sneller dan mensen denken. Dat komt door de exponentialiteit: de groei die groeit. Software wordt momenteel ontzettend snel beter, en daar profiteren de chips en sensoren in robots van.’

De voornaamste versnelfactoren zijn de zelflerende algoritmen, waardoor bots de voorkeuren van hun gebruiker steeds beter leren kennen en zelfs voorspellen. Tegelijkertijd stelt de sterk verbeterde spraakherkenning ons in staat om robots als de Amazon Echo commando’s te geven. Van Poelvoorde: ‘Over enkele jaren gebruiken we geen beeldschermen meer. Spraak is de nieuwe interface. Met name voor ouderen en mensen die niet zo goed tekst invoeren, is dat erg handig.’

24/7

Gevraagd naar sectoren die het meest gaan profiteren van mechanische ondersteuning, antwoordt Van Poelvoorde resoluut: ‘Alle! Voor het mkb waren robots tot voor kort onbetaalbaar en gevaarlijk. Nu komen er steeds meer goedkopere collaboratieve modellen die je moeiteloos naast een werknemer kunt zetten zonder dat ze die onthoofden.’ Baxter, van de Amerikaanse start-up Rethink Robotics, staat al voor 15.000 dollar dozen te schuiven. En programmeren hoeft niet meer. ‘Je pakt zo’n machine bij de arm, doet de handeling één keer voor, en hij herhaalt hem 24/7.’

Van Poelvoorde geeft keynotes en workshops en is gastdocent op Nyenrode Business Universiteit. Hij startte het platform robots.nu al in 2009, maar zag om hem heen bepaald geen visionairs. ‘Er gebeurt in Nederland, en zelfs in Europa, teleurstellend weinig op roboticaterrein. Er zijn weliswaar projecten op de TU’s van Twente, Delft en Eindhoven, maar de meeste toepasbare innovaties worden toch geïmporteerd uit Silicon Valley en Azië.’ Een van de weinige Nederlandse successen komt van Lely in Maassluis, dat wereldwijd agrarische robots exporteert, zoals de Astronaut A4, die koeien melkt.

Massa’s werklozen

Waar de robots ook vandaan komen, ze gaan impact hebben op de banenmarkt. Positief en negatief. Relatief domme krachten als Baxter zullen het mkb makkelijker laten concurreren met lagelonenlanden. Volgens Van Poelvoorde gaat de werkgelegenheid aanvankelijk toenemen door de vraag naar consultants en IT’ers die de bots moeten programmeren. Maar op de lange termijn gaat de robotisering veel banen kosten. ‘Je kunt het vergelijken met de opkomst van de computer in de jaren 70: eerst waren er enorme IBM-consultancyclubs nodig voor de ondersteuning. Ook nu zal er eerst veel dienstverlening nodig zijn, en daar is Nederland goed in.’ Maar Van Poelvoorde waarschuwt mensen die hun kinderen graag programmeur zien worden. ‘We zien nu de opkomst van intelligente computersystemen die je slechts eenmaal hoeft te programmeren. Dat is een enorme paradigmaverandering. Over twintig jaar schrijft de software zichzelf, met wereldwijd massa’s werklozen als gevolg.’

Het Slingelandziekenhuis in Doetinchem heeft vanaf september een sensing clinic, waar verpleegkundigen op een smartphone de situatie van de patiënt op afstand al zien. Het Nederlandse bedrijf Parkeagle wil in Amsterdam en Rotterdam experimenteren met zelf ontwikkelde parkeersensoren en energiebedrijf Eneco haakt daarbij aan. Nederlandse tuin- en akkerbouwstudenten voorspellen dat sensoren de groene vingers van de telers verder overnemen. Zomaar een greep uit nieuwsberichten rond sensortechnologie. Veel van die techniek wordt ook in eigen land ontwikkeld, sensortechnologie behoort tot één van de speerpunten binnen het topsectorenbeleid van de overheid.

Paul Havinga weet wel waarom het goed gaat in de branche. Hij is hoogleraar Pervasive Systems aan de Universiteit Twente en een grondlegger van onderzoek naar draadloze sensornetwerken. Hij begon het Europese project Eyes (EnergY Efficient Sensor networks) al in 2001 en adviseert tegenwoordig bedrijven over bewegingsregistratie en locatiebepaling. ‘We kwamen met steeds meer bedrijfstakken in aanraking en dat maakt dit terrein zo vreselijk boeiend. De relatie tussen theorie en praktijk is cruciaal.’

Nederland is volgens Havinga goed in het maken van sensoren vanwege een multidisciplinaire aanpak. ‘Sensortechniek op zich is mondiaal goed ontwikkeld, maar het gaat om integratie van die techniek met efficiënte processing, draadloze communicatie, gedistribueerde algoritmes en vooral de concrete toepassing. Is die hele keten effectief, betrouwbaar, zuinig en schaalbaar? Nederland is goed in het hele systeemoverzicht en de combinatie van onderdelen.’

Bakermat van wifi

Zo zijn ‘we’ vanouds goed in draadloze communicatie. Nederland heeft een belangrijke rol gespeeld in de standaardisatie van wifi en de ontwikkeling van chipsets en producten. Bluetooth is hier ontwikkeld en we zijn ook heel sterk in ingebedde systemen met bijvoorbeeld Philips, Nedap en Thales. ‘Ook een grote groep hightechbedrijven in het mkb is daar goed in. Uiteindelijk helpt onze handelsgeest bij de internationale afzet.’

Gezien de vele specifieke toepassingen zijn er volgens Havinga heel veel bedrijven in sensortechnologie actief. En sinds 2010 zijn ze meer gericht op toepassing, na tien jaar focus op overwegend onderzoek. Het Almelose bedrijf Sensata levert bijvoorbeeld sensoren voor wasmachines en haardrogers om oververhitting te voorkomen. ‘Grote bedrijven als Philips kopen die technologie vaak in, voor eigen markten. De vraag naar sensoren stijgt snel, vooral voor het Internet of Things.’

Havinga stond mede aan de wieg van vijf spin-offs in sensortechnologie van de Universiteit Twente. In drie bedrijven is hij nog betrokken. Inertia Technology is gericht op bewegingsanalyse in de zorg (ook van dieren) en ontwikkelt machines voor bijvoorbeeld onderhoudsschema’s. Locus Positioning maakt indoor locatiebepaling van mensen en goederen, zoals in magazijnen. En het bedrijf TerraTeq levert sensoren voor monitoring van waterhuishouding en veeteelt. Soms is Havinga ook aandeelhouder, samen de universiteit, bijvoorbeeld voor de exploitatie van een patent dat tijdens onderzoek is bereikt. ‘Mijn belangrijkste rol is adviseren in de toepassing van technologie vanuit onderzoek en integratie in onderzoeksprogramma’s.’

Wachten op de juiste persoon

Hoe vind je talenten die nodig zijn bij de ontwikkeling van sensortechnologie? Dat is de taak van Ingemar Methorst, HR-manager van het Twentse Xsens, dat vanwege zijn succes werd overgenomen door het Amerikaanse Fairchild Semiconductors. Xsens is geliefd in de film- en game-industrie om bewegingen zo natuurlijk mogelijk na te bootsen. Minder ‘fancy’ is de intensieve toepassing van Xsens voor meting voor antenne- en camera-stabilisatie, zelfrijdende auto’s en onbemande voertuigen zoals drones.

Haar criteria bij werving, van de tot op heden ruim zeventig werknemers (waarvan zeven in de VS): ‘Als de passie groot is, die oogjes gaan glinsteren van sensortechnologie, ze snel kunnen schakelen en het elke dag nog beter willen doen dan de dag ervoor; dan zijn ze geschikt voor ons.’ Excellent talent is, per definitie, dun gezaaid. ‘Dus we wachten liever geduldig tot de juiste personen in beeld komen dan overhaast te werk te gaan’, zegt Methorst. Zo is de cultuur van Xsens: ‘We groeien liever met 10 procent per jaar met uitstekende producten die “af” zijn, dan dat we zo snel mogelijk veel nieuwe producten op de markt gooien.’

De Twentse omgeving is een gunstig broednest met diepgaand onderzoek in biomechanische technologie. Reden genoeg om daar voorlopig te blijven, maar niet uniek. Specialisten in sensoren komen ook uit Italië, Duitsland, Griekenland, Portugal en Schotland. ‘En recent wierven we uit Macedonië en Estland twee softwareontwikkelaars’, zegt Methorst. ‘Goede programmeurs aantrekken blijft een probleem in Nederland.’

Voor de aanpak van dit euvel mogen Nederlandse universiteiten zich volgens Xsens meer inspannen: ‘We zijn altijd heel welkom voor praatjes en overleg, maar vakinhoudelijk zou de universiteit beter moeten aansluiten, vooral qua software. Die laatste stap wordt vaak net nog gemist.’

‘De ontwikkeling van drones en zelfrijdende auto’s werkt heel aanstekelijk’, aldus Robert Hekkenberg, universitair docent maritieme techniek op de TU Delft. ‘Als je twee, drie jaar geleden over autonoom varen begon, reageerden mensen heel sceptisch. Maar door Google en Tesla lijkt het ineens helemaal zo gek niet meer. Ik merk dat mensen daar enthousiast van worden: als zij het kunnen, kunnen wij het misschien ook wel!’

En dus is Hekkenberg, samen met Johan de Jong van maritiem onderzoeksinstituut Marin in Wageningen, druk bezig om financiering te krijgen voor onderzoeksprojecten op het gebied van autonoom varen. De maritieme industrie staat te trappelen om mee te doen aan deze projecten. ‘Het heeft me verbaasd hoe enthousiast ze zijn. Ik heb nog nooit zo makkelijk een paar miljoen euro bij elkaar verzameld.’

De industrie ziet dan ook veel voordelen van autonoom varen. Het scheelt personeelskosten, want er hoeft geen bemanning meer mee. Nu zijn er op een groot vrachtschip zo’n vijftien tot twintig bemanningsleden aanwezig: een kapitein, een paar stuurmannen en werktuigkundigen, matrozen en een kok. Ook de veiligheid speelt een rol; mensen maken over het algemeen toch vaker brokken dan machines. En volgens Johan de Jong van Marin kun je de capaciteit van vaarwegen vergroten door schepen onbemand te laten varen, vooral voor de binnenvaart en in zeehavens. ‘Je kunt het verkeer beter op elkaar afstemmen en vermijden dat schepen in elkaars vaarwater komen of op elkaar moeten wachten bij sluizen. Daardoor stroomt het beter door.’

Onvoorspelbaar gedrag

Een vrachtschip is echter een veel ingewikkelder apparaat dan een auto, dat zich bovendien in een nog veel moeilijker voorspelbare omgeving bevindt. Grote schepen herbergen complete energiecentrales met grote diesel- of gasturbines die de motoren aandrijven en stroom opwekken. De eerste voorzichtige praktijkproeven die nu plaatsvinden met autonoom varen zijn echter kleine batterij-aangedreven robotjes die in een afgebakend gebied in het water een vaste taak uitvoeren en weinig interactie hebben met andere bootjes. Er wordt nog niet getest met grote schepen waar een dieselmotor op past. De kleine scheepjes kunnen meer interactie nog niet aan. Ze hebben al moeite genoeg om een vaste taak uit te voeren.

Onvergelijkbaar met een modern vrachtschip, aldus Hekkenberg. ‘De huidige scheepssystemen lenen zich helemaal niet voor een onbemande operatie. Hoewel we steeds meer experimenteren met het op afstand volgen van machinekamers, vereist een machine-installatie nog steeds de aanwezigheid van een mens. Bijvoorbeeld om kleine reparaties te doen, systemen te corrigeren of wat olie bij te vullen.’ In Delft willen ze gaan onderzoeken hoe de machine-installatie aangepast moet worden zodat hij ook tijdens lange tochten blijft functioneren zonder mensen aan boord.

Een ander probleem dat autonome schepen moeten overwinnen, is dat het vaargedrag veel moeilijker te voorspellen is dan autorijgedrag. De Jong: ‘We willen ervoor zorgen dat schepen elkaar niet meer ontmoeten. Daarvoor moet je het vaargedrag van een schip heel goed kennen, zodat je niet alleen het huidige gedrag kunt waarnemen, maar ook kunt voorspellen hoe hij gaat bewegen. Als een schip in een bocht vaart, dan neemt hij meer ruimte in, het schip gaat dan uitscheren. Op rivieren is dat redelijk makkelijk vast te stellen, maar op zee, met golven, wind en stroom, is dat een stuk ingewikkelder. Als je de koers bijstelt, dan duurt het een kilometer voordat het schip reageert.’ Nu is precieze plaatsbepaling wel al lang gemeengoed in de maritieme sector. Grote vrachtschepen hebben een radar en ze hebben verplicht een Automatic Identification System aan boord dat automatisch positie, koers, snelheid en identificatie doorgeeft. Verkeersbegeleiders in havens monitoren alle scheepsbewegingen. Daarnaast zijn voor veel vaargebieden alle precieze dieptes en de positie van obstakels als windmolens in kaart gebracht.

Mission impossible

Veel rederijen hebben een eigen vlootobservatiecentrum dat meekijkt en af en toe ook adviezen naar de kapitein stuurt. De Jong: ‘Maar de man aan boord is 100 procent eindverantwoordelijk. Ook verkeersbegeleiding mag juridisch gezien alleen maar informatie geven.’ Dat gaat veranderen als de kapitein niet meer op het schip zit, maar in een shore control centre. Zo’n kapitein-aan-wal krijgt met heel andere omstandigheden te maken, vertelt De Jong. ‘Stel dat er een noodgeval is, een schip komt vier schepen tegelijk tegen en weet het even niet meer. Als het goed is komt dat niet voor, maar mocht dat wel zo zijn, dan gaat er aan wal een alarm af. Daar moet dan direct een besluit worden genomen, maar dat is bijna een mission impossible. Je moet eerst uitzoeken wat de andere schepen aan het doen zijn.’

Het wordt een grote uitdaging om mensen hierin goed te trainen. Deze remote operators zullen dan ook een goede, specifieke opleiding nodig hebben, denkt De Jong. ‘Net als een piloot moeten ze de systemen aan boord goed kunnen doorzien. In principe moet het systeem zelf de beste optie kiezen, maar als het daar niet uit komt, dan heb je een hoger opgeleide nodig die een goede inschatting kan maken wat dan de beste optie is, of een creatieve nieuwe oplossing kan bedenken.’

Autonoom varen kost arbeidsplaatsen, maar er komt ander werk voor in de plaats aan wal. En dat komt goed uit voor de sector, want er is steeds minder personeel te vinden dat wekenlang op zee wil doorbrengen. Hekkenberg: ‘Werken in zo’n control center is comfortabeler en interessanter werk. En je kunt ‘s avonds gewoon naar huis.’ Dat betekent echter niet dat je een willekeurige IT’er in zo’n controlecentrum kan loslaten, denkt hij. ‘Het is nog steeds belangrijk dat je weet hoe een schip werkt, dat je gevoel hebt voor wat een schip doet en de nautische regels kent. Goed zeemanschap blijft belangrijk.’

Zonder bemanning aan boord bespaart het schip ook nog eens brandstof, omdat het dan langzamer kan varen. De wetgeving op het gebied van emissies wordt steeds strenger, en langzamer varen is een van de manieren om aan de emissiewetten te voldoen. Hekkenberg: ‘De bemanning wordt per uur betaald, dus langzamer varen is duurder. En de bemanning zit er niet op te wachten om met een slakkengangetje wekenlang de oceaan over te pruttelen.’ Het verlies van arbeidsplaatsen zal vooral de lager opgeleide, veelal Aziatische bemanning raken. ‘Op de Filipijnen gaan ze dit niet leuk vinden.’

Straaljagerpiloten in de Joint Strike Fighter dragen een helm die zo geavanceerd is, dat je volgens Wired moeilijk kunt zeggen of de helm een accessoire bij het vliegtuig is, of het vliegtuig een accessoire bij de helm. Het hightech kunststukje, gemaakt door Rockwell Collins and Elbit Systems of America (RCEVS) heeft ingebouwde geluidswerende koptelefoons, nachtvisie en projecteert 360 graden buitenzicht op het vizier. Dat beeld is afkomstig van zes camera’s op de buitenkant van het van de jet. Sensoren in de helmen meten continu de kijkrichting van de piloot. Die kijkt daardoor aan alle kanten dwars door het vliegtuig heen, ook door de bodem.

Dit soort camerazicht is niet helemaal nieuw, maar nieuw is wel de manier waarop de helm de beelden uit de omgeving verrijkt. Om in te zoomen op een object hoeft een piloot er alleen maar naar te kijken en daarna een switch te bewegen. Ook een raket afschieten gaat op vergelijkbare wijze: eerst focussen, dan vuren. En als de sensoren van het vliegtuig een bedreiging spotten buiten het blikveld van de piloot, brengt het vizier die onmiddellijk onder de aandacht van de piloot.

Dingen zien die er niet zijn

‘Augmented reality is het verrijken van de realiteit’, zegt professor Stephan Lukosch van de TU Delft. ‘Wat je waarneemt via je zintuigen wordt aangevuld met informatie of virtuele objecten, zoals bij Pokémon Go: je kijkt door het scherm van je smartphone naar de buitenwereld, maar die werkelijkheid wordt af en toe aangevuld met een Pokémon.’

Hoewel Pokémon Go voorlopig de bekendste toepassing is van AR, is het zeker niet de enige. Om een voorbeeld te geven: AR bewijst goede diensten in de chirurgie. Zo kan een hersenchirurg bij reparatie van een aneurysma in de hersenen over het microscoopbeeld een soort “aderkaart” geprojecteerd krijgen. Dankzij zo’n TomTom voor in de hersenen, wordt het gemakkelijker de weg te vinden in het aderstelsel.

‘Binnen de komende tien jaar zal een meerderheid van technici, reparateurs, machineoperatoren en verpleegkundigen slimme brillen gaan gebruiken voor sommige of al hun taken’, schrijft onderzoeksbureau Forrester in het rapport Breakout Vendors: Virtual And Augmented Reality uit mei 2016. Het onderzoeksbureau voorspelt daarnaast dat allerlei bedrijven AR zullen gebruiken om hun producten te laten zien aan potentiële klanten, zoals badkamer- en keukenleveranciers. En ook opleidings- en trainingsbedrijven zullen AR graag toepassen, om mensen via serious gaming te trainen in vrijwel levensechte situaties.

3D-ontwerp

De bouw is een van de sectoren die volop belangstelling hebben voor AR. De techniek kan daar worden gebruikt om van tevoren te bekijken hoe een constructie exact op een bouwplek komt te staan. Ook kan het nuttig zijn tijdens het bouwproces zelf, om bijvoorbeeld aan een installateur precies te tonen waar de leidingen moeten komen. Daarnaast is AR een geweldig hulpmiddel voor interieurontwerpers. Dat laat de AR Catalog app van IKEA zien. Hiermee kunnen klanten al sinds 2013 meubels uit de catalogus projecteren in hun eigen woning. Ze hoeven alleen maar de app te downloaden, hun smartphone of tablet op een meubel in de catalogus te richten en daarna op hun interieur.

Een Nederlandse fabrikant die dit soort apps maakt is Twnkls. Het bedrijf ontwikkelde voor een fabrikant van trapliften software waarmee verkopers bij klanten thuis op een tablet kunnen tonen hoe verschillende modellen er in hun eigen trapportaal uit gaan zien. Wanneer de klant tot aanschaf overgaat, kan met dezelfde software een heel precieze scan worden gemaakt van de trap. Dat gebeurt door een kwartiertje heen en weer te lopen op de trap en de tablet ondertussen alle kanten op te richten. Het scherm van de app laat zien hoe de kwaliteit van de scan steeds toeneemt, totdat uiteindelijk alle seinen op groen staan en er voldoende informatie is. Daarna kan de app meteen een 3D-model compileren en dit verzenden aan de werkvoorbereider in de fabriek. Directeur Gerben Harmsen: ‘De app zorgt ervoor dat minder klantbezoeken nodig zijn voordat een offerte kan worden gemaakt. Klanten zien bovendien al voor aankoop het eindresultaat, waardoor ze eerder over de streep getrokken worden. En meetfouten worden vermeden, door de ingebouwde kwaliteitscontrole in de app.’

Voor een groothandel in zonnecellen bouwde Twnkls een vergelijkbare app. De groothandel had te maken met wisselend expertiseniveau van installateurs. Dat leidde tot meetfouten en chaos in het bestelproces. Met de app die Twnkls maakte, hoeft een installateur alleen maar een tablet of smartphone op het dak te richten en met een tikje de dakuiteinden aan te geven. De app berekent daarna zelf de hellingshoek en grootte van het dak en toont in AR alle mogelijke configuraties van zonnecellen. Wanneer de klant een keuze maakt, kan de verkoper meteen op de aankoopknop drukken, waarna de bestelling geplaatst is.

Virtuele hekjes

Professor Stephan Lukosch van de TU Delft onderzocht of AR kan worden gebruikt om de samenwerking tussen politie, brandweer en forensisch onderzoekers te verbeteren. Lukosch: ‘Bij een ernstig misdrijf wil je zo snel mogelijk beginnen met het sporenonderzoek. Je wilt sporen op de juiste manier verzamelen en plekken afzetten die niet verstoord mogen worden. Maar niet altijd heeft de eerste persoon die op de plaats delict verschijnt, daarvoor de expertise.’

Dit probleem kan worden verholpen door elke persoon die de plaats delict bezoekt, een AR-bril op te zetten met ingebouwde camera. Daardoor kunnen bijvoorbeeld forensisch experts of een kogelbaanspecialist op afstand meekijken. Vervolgens kunnen zij bepaalde objecten op afstand markeren. Die markeringen verschijnen automatisch ook in het blikveld van de fysiek aanwezige persoon, dankzij een schermpje dat voor de bril wordt geplaatst. ‘Zo kunnen experts op afstand de fysieke omgeving verrijken, bijvoorbeeld door het plaatsen van virtuele hekjes die de fysiek aanwezige persoon niet mag passeren, omdat hij of zij anders sporen zou kunnen wissen.’

Het onderzoeksteam van Lukosch ontdekte dat AR de informatieoverdracht tussen teams daadwerkelijk verbetert. ‘Zonder AR verloopt de briefing meestal mondeling en begint elk team eigenlijk van voren af aan.’ Nadelen van AR waren er overigens ook: omdat aanwezigen vooral bezig waren met het achterlaten van goede informatie, verloren ze soms het grote plaatje uit het oog. ‘Alhoewel dat deels ook kan liggen aan de onvolwassenheid van de technologie.’

Kokervisie

Volgens Lukosch is de techniek achter AR momenteel nog niet ver genoeg om onder alle omstandigheden een levensechte ervaring te bewerkstelligen. Dat gold zeker voor Google Glass. ‘Het goede aan Google Glass was dat het een enorme discussie heeft veroorzaakt over wat AR is, wat ermee kan en wat er mee mag.’ Minder goed aan Google Glass was volgens Lukosch echter de techniek zelf: ‘Ten eerste omdat het scherm van Google Glass klein was en in de bovenste hoek van je rechteroog was geplaatst. Om informatie in het scherm te zien, was het dus nodig om omhoog te kijken. Ook had de bril maar één scherm, waardoor er in principe geen 3D-objecten over de werkelijkheid heen konden worden geprojecteerd. Daardoor is de AR-ervaring met Google Glass niet zo meeslepend als in een AR-bril of -helm waarmee je recht vooruit door twee schermen naar 3D-informatie kijkt.’

Inmiddels kent Google Glass een aantal opvolgers (zie kader), met betere eigenschappen. Zo biedt Microsoft Hololens in tegenstelling tot Google Glass wel stereozicht door aan beide ogen een net andere gezichtshoek aan te bieden. Daardoor kunnen ruimtelijke objecten worden getoond, die bovendien keurig over het normale gezichtsveld heen vallen. Maar nog steeds is er bij alle AR-brillen volop ruimte voor verbetering, aldus Lukosch. Zo is echte ‘realtime tracking en mapping’ van de omgeving nog een toekomstdroom. ‘Als je een groot gebied wilt verrijken met AR, dan is het belangrijk dat AR en fysieke realiteit goed samenvallen. De snelheid van een rijdende auto wil je exact op die auto projecteren, en niet er net naast.’ Maar deze mogelijkheid is binnen AR nu nog beperkt. ‘Bij Microsoft Hololens is het bijvoorbeeld beperkt tot een grote woonkamer of een sporthal.’ Daarnaast laat het blikveld van veel AR-brillen nog te wensen over. Waar een mens met gezonde ogen een blikveld van bijna 180 graden heeft, kijk je met de nieuwste helmen door een koker van tussen de 40 (Hololens) en 90 (Meta) graden.

Banen

Volgens Harmsen is er binnen de AR-industrie vooral behoefte aan afgestudeerden uit het wetenschappelijk onderwijs met een achtergrond in de informatica, computervisie, artificiële intelligentie en robotica. ‘Die specialisten zijn nodig om ervoor te zorgen dat de fysieke omgeving goed herkend en gemodelleerd kan worden, van een kopje koffie tot een lantaarnpaal of gebouw.’ Lukosch: ‘Ook data-analisten zijn in trek. Uit alle verzamelde omgevingsdata moet namelijk voor elk specifiek doel de juiste selectie worden gemaakt.’

Daarnaast zijn app- en gameontwikkelaars nodig, voor het bouwen van allerlei toepassingen. Om ervoor te zorgen dat de virtuele objecten in de verrijkte realiteit er fraai uitzien, zijn 3D-ontwerpers nodig. En om te verzekeren dat die virtuele objecten eenvoudig kunnen worden gehanteerd, zijn interface-experts nodig. Harmsen: ‘De Microsoft Hololens herkent de handen van de gebruiker, waardoor die virtuele objecten kan oppakken en neerzetten.’ Voor sommige professionele toepassingen zijn gebaren echter wat omslachtig. Lukosch: ‘Soms is een tablet of smartphone daarom handiger, maar het nadeel is dat de AR-ervaring dan weer minder direct wordt.’ Harmsen: ‘AR is nog volop in ontwikkeling. Wie een baan vindt in de AR, kan daardoor echt meebouwen aan de technologie van de toekomst.’

Werken in de techniek?

Bekijk dan deze vacatures:

Meer techniek vacatures

Holoportatie

Hoe gaat AR onze wereld veranderen? Lukosch: ‘Futurologen vertellen graag dat we over tien, twintig jaar allemaal rondlopen met AR-contactlenzen, net als in de film Mission Impossible 3.’ Voor het zover is, zullen volgens Lukosch echter nog wat technische problemen moeten worden overwonnen. ‘Het grootste probleem is om zo’n lens van energie te voorzien. Je kunt er niet zomaar een batterijpack aan koppelen.’ Hoe dan ook ziet Lukosch dat AR-hardware steeds kleiner en lichter wordt. ‘Totdat er een moment komt dat iedereen het gaat gebruiken.’ Dat kan onze maatschappij ingrijpend beïnvloeden, denkt hij. Hij verwijst naar het boek Rainbows End van Vernor Vinge. ‘Dat gaat over een hoogleraar die Alzheimer krijgt, maar dankzij een revolutionair nieuw medicijn na jaren zijn gezondheid terugkrijgt. Hij loopt door de wereld en het valt hem op hoe grijs die is. Maar dan ontdekt hij dat iedereen lenzen draagt en zich in zijn eigen wereld bevindt.’

AR zal onze relatie met de wereld in de toekomst zeker veranderen, denkt Lukosch. ‘Met AR kun je over alles wat je ziet in principe een laag heen leggen. En daarnaast ook zelf bepalen hoe anderen jou zien.’ Ook afstand zal een relatief begrip worden. Zo deden Microsoft-onderzoekers al aan holoportatie: in onderstaand filmpje toont het bedrijf hoe het dochtertje van onderzoeker Shahram Izadi in een andere kamer in 3D wordt gefilmd. Haar vader zet zijn Hololens op en kan haar vervolgens zien en met haar praten. Omdat Izadi in het experiment ook gefilmd wordt, was het bovendien mogelijk de virtuele ontmoeting met een Hololens opnieuw af te spelen, als een soort levende herinnering, eventueel in miniatuur.

Bye bye privacy

Ook onzichtbaar aanwezig zijn behoort met AR tot de mogelijkheden. Toen de Red Hot Chili Peppers op 6 september optraden in Berlijn, streamde Deutsche Telecom het concert live in 360 graden naar AR-kijkers met een Google Cardboard of Samsung Gear VR. Kijkers konden daardoor virtueel op de bühne rondlopen. Op het gebied van privacy zijn er voor AR dus nog veel uitdagingen. Lukosch: ‘Niet voor niets werden Google Glass-dragers in sommige gevallen ernstig bedreigd, omdat je namelijk nooit wist of hun camera aanstond of niet.’

Lukosch vermoedt echter dat dit soort weerstand onder omstandigheden kan afnemen. ‘Studententeams aan de TU Delft hebben onderzoek gedaan naar de vraag of mensen het erg zouden vinden als een installateur van een CV-ketel een AR-bril zou dragen om een expert op afstand mee te laten kijken. Nee, dat wil ik niet, was meestal het antwoord. Als we hetzelfde vroegen over een agent, vonden de meeste mensen dat echter geen probleem.’

Genetische informatie van een patiënt combineren met twintig miljoen oncologische studies en dan een diagnose stellen: voor een arts is het onmogelijk, maar een computer kan het binnen afzienbare tijd, zo bewees IBM’s Watson deze zomer in Japan. Daar had een patiënte verschillende onsuccesvolle behandelingen ondergaan na, zo bleek later, een foutieve diagnose. Toen supercomputer Watson de miljoenen studies analyseerde en vergeleek met de situatie van de patiënte, bleek ze echter te lijden aan een zeer zeldzame vorm van leukemie. Het systeem suggereerde een andere behandeling, die aansloeg.

Google denkt met zijn zelfrijdende auto het aantal verkeersdoden wereldwijd – 1,2 miljoen – drastisch te kunnen verminderen. ‘Vooral doordat 94 procent van de ongelukken in de VS het gevolg is van menselijke fouten’, schrijft het techbedrijf op zijn site. ‘Onze auto’s hebben sensoren die objecten kunnen detecteren tot een afstand van wel twee footballvelden (…). De software verwerkt al die informatie om de auto veilig over de weg te navigeren zonder moe te worden of afgeleid te raken.’ De Google Car heeft inmiddels al ruim twee miljoen kilometer volledig autonoom gereden en was volgens Google slechts één keer bij een botsing betrokken, die het gevolg was van een foutje in de software van de auto.

Ook een meta-analyse van verschillende studies naar klinische en mechanische voorspellingen toonde zestien jaar geleden al aan dat computers in veel gevallen betere beslissingen kunnen nemen dan mensen. Of, zoals MIT-professor Andrew McAfee het omschrijft: ‘Datagedreven beslissingen, voorspellingen en diagnoses zijn veel beter dan die afkomstig zijn van menselijke intuïtie en HiPPOs, de Highest-Paid Person’s Opinions.’

Rekenkracht

De computer kan in steeds meer gevallen betere beslissingen nemen dan de mens, doordat het apparaat veel meer data in veel kortere tijd kan verwerken. Die data vergelijkt hij dan op basis van een model razendsnel met de situatie waarover hij een beslissing moet nemen. In de afgelopen jaren is niet alleen de rekenkracht van computers exponentieel toegenomen, maar ook de hoeveelheid data. Het gevolg daar weer van is dat computers gebruik kunnen maken van steeds ingewikkeldere modellen, die dus ook over steeds complexere situaties beslissingen kunnen nemen of steeds nauwkeurigere voorspellingen kunnen doen. Twintig miljoen oncologische studies woord voor woord doornemen, onthouden en analyseren: een menselijke arts zou dat nooit kunnen.

‘Voor mensen is het veel te moeilijk om honderden dimensies tegen elkaar af te wegen’, zegt Chris Snijders, hoogleraar Sociologie van Techniek en Innovatie in Eindhoven. Snijders onderzocht onder meer of de mens of de computer beter het risico van een IT-transactie kon inschatten. Het was de computer. Snijders werkt nu aan een applicatie waarmee de computer op basis van een foto van de huid kan inschatten of iemand naar de huidarts moet gaan of niet. ‘We komen hiermee nu al in de buurt van de diagnose van de specialist’, vertelt hij.

Structuur

Met welk model een computer werkt, is bepalend voor het eindresultaat. De keuze ervoor wordt meestal gemaakt door een datawetenschapper, die uitgebreid test welk model de beste resultaten oplevert. Soms is zo’n model er een met regels: als dit en dit, dan gebeurt er dat en dat, en dat dan maal duizend of meer. Een andere keer werkt een beslisboomachtig model beter en weer een andere keer is het model vergelijkbaar met een meerkeuzetest uit een tijdschrift, waarbij het antwoord op een vraag als ‘Hoe goed is jouw relatie’ een bepaald aantal punten oplevert.

Het meer gestructureerd denken zoals een computer doet, kan de kwaliteit van onze beslissingen dan ook aanzienlijk verbeteren. Hoe? Laat je bijvoorbeeld niet te veel leiden door toevalligheden, adviseert Snijders. ‘Mensen zijn geneigd zich daardoor te laten afleiden, terwijl een model beslissingen neemt op basis van gemiddelden. Dat levert vaak betere uitkomsten op.’

Wat ook een rol speelt bij de kwaliteit van de beslissingen van een computer, is dienst objectiviteit. Bij de beslissingen van mensen spelen vaak andere, persoonlijke of politieke afwegingen een rol, wat ten koste gaat van de kwaliteit van de beslissingen. Het eigen belang, de gemoedstoestand, of je wel of niet goed geslapen hebt en of het maandag of vrijdag is: ze hebben ook in de beslissingen die jij hebt gemaakt onbewust allemaal weleens een rol gespeeld.

Efficiëntie

Een ander zeer eenvoudig advies van de hoogleraar luidt: maak bij een afweging een plussen-en-minnenlijstje. Denk dus meer zoals een computermodel doet, is het devies, dat ook wordt gepredikt in het boek Algorithms to Live By, van Brian Christian en Tom Griffiths, waarin wordt uitgelegd hoe we in ons dagelijks leven algoritmes kunnen toepassen om betere beslissingen te nemen.

‘Computers staan vaak voor dezelfde problemen als waar wij voor staan in ons dagelijks leven’, zegt Griffiths, professor psychologie en cognitieve wetenschap aan de Universiteit van Californië – Berkeley. ‘Zij willen ook zo efficiënt mogelijk omgaan met hun geheugen en capaciteit in de taken die ze moeten uitvoeren. De algoritmes die ze daarvoor gebruiken, kunnen wij ook toepassen. Want voor elke beslissing die we nemen, is er een optimale oplossing uit te rekenen.’

Voor het uitvoeren van taken gebruiken computers onder meer de volgende twee technieken die je ook direct op je eigen takenlijst kunt toepassen. ‘Als je verschillende taken te doen hebt, kun je ze afwerken in de volgorde van je deadlines. Hierdoor houd je klanten die gebrand zijn op die deadline tevreden’, zegt Griffiths. ‘Maar je kunt je taken ook van licht naar zwaar uitvoeren, dat minimaliseert de totale tijd die je besteedt aan alle taken tezamen.’ Eventueel kun je ook nog de duur van een taak en de belangrijkheid ervan meenemen in je eigen algoritme.

Grenzen

Hoe hoog we de beslisvaardigheden van computers ook hebben zitten, er zijn voorlopig nog grenzen aan wat computers kunnen beslissen. Snijders: ‘Bij onderwerpen die heel wild zijn, wordt het heel moeilijk om structureel data te verzamelen. Een computer kan bijvoorbeeld niet de strategie van de universiteit voor de komende vijf jaar schrijven, simpelweg omdat hij te weinig gegevens heeft en er te veel onduidelijke variabelen zijn.’

Ook in situaties waar algoritmes al volop gebruikt worden, zijn ze nog niet feilloos. In juli overleed een Tesla-bestuurder die zijn auto op de automatische piloot had staan na een ongeluk met een vrachtwagen. Waarschijnlijk hadden de sensoren door de laagstaande zon het witte voertuig over het hoofd gezien.

En dan zijn er nog de situaties waarin we er als mensheid simpelweg nog niet aan toe zijn om alleen een computer te laten beslissen: neem de gang naar de dokter. IBM-dokter Watson mag dan nog zo getalenteerd zijn, mensen willen graag een dokter zien die hen compassievol toespreekt. Snijders: ‘En dat is volkomen legitiem, maar de afweging moet wel open op tafel: een koude analyse of een warme schouder. En dat gaat niet altijd samen.’

Ook Griffiths heeft nog een kanttekening: ‘De belangrijkste boodschap in ons boek is dat er een parallel is tussen onze dagelijkse beslissingen en die van computers. Maar meer impliciet zeggen we ook dat we op basis van onze intuïtie al behoorlijk vaak een goede strategie toepassen. Computers zijn rationeler, maar wij zijn niet zo heel irrationeel als soms wordt gedacht.’

Intermediair Magazine is een uitgave van de Persgroep Online Services in Amsterdam. Op de artikelen en beelden rust auteursrecht. Overname is alleen toegestaan met uitdrukkelijke schriftelijke toestemming van de uitgever.

Aan dit nummer werkten mee: Michael van Dorp, Anton van Elburg, Frank Groeliken, Rob Hartgers, Robert Heeg, Jan Meijroos, Peter Olsthoorn, Siebe Schootstra, Mirjam Streefkerk, Jolein de Rooij, Amanda Verdonk. 

Art Direction: rdesign en Esther Velrath

Extra beeld: ANP, Getty Images, Hollandse Hoogte, Shutterstock 

Techniek: Browser Magazine

Redactie: redactie@intermediair.nl

Adverteren in Intermediair Magazine:
020 204 2200
customerservice@persgroep.nl

Vragen en opmerkingen:
020 204 2200
helpdesk@intermediair.nl

Technische gegevens advertenties:
020 204 2727

Wil je Intermediair Magazine elke week ontvangen in je mailbox?