In het nieuwe NWO-programma Natural Artificial Intelligence gebruiken wetenschappers strategieën uit de natuur om kunstmatige systemen intelligenter te maken. NWO honoreerde onlangs zes projectvoorstellen. Anouck Vrouwe interviewde voor Hypothese twee van de projectleiders, Guido de Croon en Paul Vogt. Zij werken aan kunstmatige taalverwerving en broekzakdrones.
In het nieuwe NWO-programma Natural Artificial Intelligence gebruiken wetenschappers strategieën uit de natuur om kunstmatige systemen intelligenter te maken. In de natuur zijn namelijk prachtige oplossingen te vinden voor de problemen waar wetenschappers aan werken. Neem beeldherkenning: mensen zijn goed in plaatjes herkennen, computers niet. Vogels kunnen in groepen vliegen zonder te botsen, voor drones is dat een grote opgave. Wetenschappers kunnen veel leren van natuur.
Omgekeerd kan kunstmatige intelligentie juist inzicht geven hoe natuurlijke systemen werken. Wetenschappers kunnen het hoofd van een kind niet openschroeven, maar ze kunnen wel in simulaties kijken welke methode van taalverwerving het beste werkt.
NWO honoreerde zes onderzoeksprojecten, samen goed van 1,5 miljoen euro. Hypothese sprak met twee projectleiders, Guido de Croon en Paul Vogt.
Als de receptioniste in de toekomst een robot is, en een chatrobot de klantenservice bemenst, dan moet er met die robots wel normaal te praten zijn. Maar hoe leer je een kunstmatig systeem op een natuurlijke manier taal te gebruiken? “Door hem op dezelfde manier te leren communiceren, als we bij jonge kinderen doen”, verwacht Paul Vogt. Vogt is onderzoeker aan Tilburg University, waar hij werkt aan taalverwerving en taalevolutie. Hij gebruikt daarbij vaak technieken uit de kunstmatige intelligentie.
In dit onderzoek maakt Vogt met collega’s uit Delft en Tilburg computersimulaties van een gezin. “We maken computerkinderen en computerouders. Die laten we taalspelletjes spelen. Vervolgens kijken we hoe de communicatie van computerkinderen zich ontwikkelt.”
Het computergezinnetje zal worden gevoed met menselijke interacties. “In een eerder onderzoeksproject hebben we video-opnamen gemaakt van ouders die met hun kind spelen. Die beelden hebben we geannoteerd en omgezet in voor de computer begrijpelijke informatie.”
Vernieuwend is dat Vogt ook de gebruikte gebaren zal invoeren. “Gebaren zijn in de communicatie met kleine kinderen minstens zo belangrijk als woorden.” Hij geeft het voorbeeld van een moeder, die aan het kind vraagt waar de bal is. Het kind kijkt zoekend om zich heen, waarop de moeder naar een hoek met speelgoed wijst. Dan pakt het kind de blokkendoos. “Wil je liever met de blokkendoos spelen?”, vraagt de moeder, waarna ze de bal vergeten. “Het kijken van het kind en het wijzen van de moeder zijn essentieel in die interactie”, benadrukt Vogt. “Ook al heeft de moeder niet de bal aangewezen, het kind heeft wel het speelgoed in de hoek gezien. Het weet nu dat een van de dingen in die hoek de bal is. En het heeft ontdekt dat de blokkendoos níet de bal is.” Dankzij al die informatie leert het kind vanzelf wat een bal is, zelfs al de moeder het hem niet expliciet vertelt. Vogt: “Ik wil graag, dat kunstmatige systemen op diezelfde, indirecte manier kunnen bijleren.”
Het doel is de ontwikkeling van een intelligent systeem, dat goed is in de interactie met mensen. “Een systeem dat van mensen kan leren, flexibel is en zich aanpast aan zijn omgeving.” Daarnaast hoopt Vogt op meer inzicht hoe kinderen leren communiceren. “Als het systeem eenmaal werkt, kan je ook testen welke factoren bepalend zijn voor een goede taalverwerving. Dat geeft ons dan weer inzicht in hoe dat bij kinderen gaat.”
Zou de waardevolle meubelcollectie nog intact zijn? Dat was een grote zorg toen een brand in 2008 de Delftse faculteit Bouwkunde verwoestte. Vanwege instortingsgevaar mocht de eerste dagen niemand gaan kijken. Guido de Croon vloog daarom met een drone langs het gebouw, in de hoop de meubels door de ramen te zien. “Dat leverde helaas niets op. Het liefst was ik het gebouw ingevlogen, maar met die drone ging dat niet.” Later bleek dat de meubels grotendeels onbeschadigd waren.
Nu, zes jaar later, heeft De Croon geld gekregen voor de ontwikkeling van drones, die wél naar binnen hadden gekund. Broekzakdrones, noemt hij ze. Het zijn zogeheten quadrotors van een centimeter of tien. Hij wil ze uiteindelijk in een groep van 30 of meer op verkenning kunnen sturen.
Het ontwikkelen van de drones is een helse klus, die hij samen met collega’s van de TUDelft en de Radboud Universiteit gaat uitvoeren. De eerste opgave is om de drones te laten zwermen; samen vliegen, zonder elkaar te raken. Ook moeten ze obstakels leren vermijden, maar wél door deuren en raampjes vliegen. En dan moeten ze ook nog hun weg heen en terug kunnen vinden. Extra eis is dat al dat gedrag supersimpel geprogrammeerd moet zijn, omdat de drones met hun minicomputers geen al te zware software kunnen draaien. De Croon: “Veel van de standaardmethoden uit de kunstmatige intelligentie zijn ongeschikt voor onze drones.”
Gelukkig is er bewijs dat het moet kunnen. In de natuur doen bijen immers alles, wat de drones straks ook moeten kunnen. Ze wegen nog geen tiende gram, hebben hersenen van niets, maar ze zwermen en navigeren prima. De Croon en zijn collega’s halen dus inspiratie uit het bijenonderzoek. Hij vertelt hoe dronebouwers nu al dankbaar gebruik maken van een trucje, dat insecten helpt bij het landen. “Om je te oriënteren bij het landen, kan je een 3D-beeld van de ruimte opstellen. Helaas is dat ingewikkeld. Insecten gebruiken een trucje. Wanneer ze de grond naderen, beweegt de omgeving steeds sneller door hun beeld. Dat gegeven gebruiken ze; ze weten daardoor dat ze moeten afremmen. Zo landen ze altijd zachtjes op de grond. Zo doen we dat nu ook in drones.”
De Croon benadrukt dat hij geen model van een bij wil bouwen: “We gebruiken de handigheidjes die bijen gebruiken en vertalen die naar een technische variant voor in onze drones.” De natuur is als magazijn vol goede ideeën voor moderne technologie.
Natuurlijke Kunstmatige Intelligentie
NWO stelt 1,5 miljoen euro beschikbaar voor onderzoek, dat natuurlijke en kunstmatige intelligentie verbindt. Naast de projecten van projectleiders Paul Vogt en Guido de Croon zijn vier andere projecten gehonoreerd:
- Robots leren omgaan met onzekere en complexe situaties, TUDelft
- Betere beeldherkenning door hersenen te imiteren, UvA
- Kunstmatige systemen leren hun kennis ook in nieuwe situaties toe te passen, Nederlands Herseninstituut en CWI
- Een hardloper: hoe onderscheidt de computer vorm van beweging, UvA en TUDelft
Meer uitleg over deze programma’s is te vinden op www.nwo.nl
