Een robot die voelt, ziet en vooral denkt en leert zoals wij. Het lijkt nog altijd toekomstmuziek, maar niet als het aan UT-onderzoeker Frank van der Velde ligt. In zijn werk wil hij het cognitieve proces van het menselijk brein implementeren in robots. Het onderzoek moet leiden tot de komst van de nieuwste versie van de iCub robot naar Twente. Deze menselijke robot (humanoid) laat de grenzen tussen robot en mens vervagen.
Decennia van wetenschappelijk onderzoek naar cognitieve psychologie en het brein leverden ons kennis over taal, geheugen, motoriek en waarneming op. Die kennis kunnen we nu ook gebruiken in robots, maar het onderzoek van Frank van der Velde gaat nog verder dan dat. “Het toepassen van cognitie in technische systemen moet ook inhouden dat de robot leert van zijn ervaringen en de handelingen die hij uitvoert. Een simpel voorbeeld: een robot die te veel morst bij het inschenken van een kopje koffie, kan dan leren hoe het wél moet.”
Mogelijk eerste iCub in Nederland
De komst van de iCub robot naar de Universiteit Twente moet de volgende stap in dit onderzoek betekenen. Samen met onder anderen UT-onderzoekers Stefano Stramigioli, Vanessa Evers, Dirk Heylen, Richard van Wezel, allen actief in de robotica of cognitieonderzoek, diende Van der Velde een aanvraag in. Momenteel beschikken twintig Europese laboratoria over een iCub, die ontwikkeld is in Italië (dankzij een Europese FP7-subsidie voor het IIT). Nederland ontbreekt nog. Bovendien wordt er druk gewerkt aan een nieuwere versie, met bijvoorbeeld tastsensoren. In februari wordt bekend of de roboticaclub de nieuwste iCub daadwerkelijk naar de UT haalt. De robot kost een kwart miljoen en NWO vergoedt 75% van de kosten. Ook TNO en de universiteiten in Groningen, Nijmegen, Delft en Eindhoven kunnen er dan gebruik van maken. Binnen de UT kan de iCub, dankzij een speciaal transsportsysteem, in verschillende laboratoria ingezet worden.
Robot blindengeleidehond
“De mogelijkheden zijn erg groot”, beseft Van der Velde. “De nieuwe iCub heeft een huid en vingers die veel beter kunnen tasten en kracht voelen. Dat maakt interactie met de mens veel natuurlijker. Wij willen ervoor zorgen dat deze robot blijft leren en begrijpt hoe mensen functioneren. Dit onderzoek zorgt er bijvoorbeeld voor dat robots daadwerkelijk kennis vergaren door zich te richten op bepaalde objecten of personen. In toepassingsgebieden als de zorg of verzorging kunnen dergelijke robots een belangrijke rol gaan spelen. Een mooi voorbeeld zou zijn dat je over tien jaar een blind persoon met een robot-blindengeleidehond ziet lopen.”
Nano-neurale schakelingen
Een recente onderzoekslijn die ook past in dit profiel is het ontwikkelen van elektronische schakelingen die lijken op een web van zenuwcellen in het menselijk brein. Er zijn al contacten gelegd om dit onderzoek in Twente op te starten. In de iCub robot kan dit bijvoorbeeld ingezet worden voor de visuele perceptie van de robot. Hiervoor zijn veel relatief eenvoudige bewerkingen nodig die allemaal parallel moeten worden uitgevoerd. Dit kost veel tijd en energie in de huidige systemen. Met elektronische schakelingen in de vorm van een web van zenuwcellen gaat dat veel makkelijker.
“Deze schakelingen zijn alleen mogelijk op nanoschaal. Dat wil zeggen, de schaal waarop het materiaal nog maar enkele atomen dik is. In combinatie met de iCub robot kan worden onderzocht hoe de ervaringen van de robot in dergelijke materialen worden vastgelegd en hoe de robot wordt aangestuurd door nano-neurale schakelingen. De bottleneck van de huidige technische systemen is vaak het energiegebruik en de omvang. De grenzen van de Wet van Moore, de stelling dat het aantal transistors in een schakeling door technologische vooruitgang elke twee jaar verdubbelt, worden bereikt. Ook op dit gebied staan we dus aan de vooravond van veel nieuwe toepassingen.”
Frank van der Velde
Frank van der Velde heeft de leerstoel Technische Cognitie binnen de vakgroep Cognitieve Psychologie en Ergonomie van de Faculteit Gedragswetenschappen. Hij is aangesloten bij het onderzoeksinstituut CTIT. participeert in het Europese project ConCreTe (Concept Creation Technology). Halverwege deze maand sprak hij zijn oratie uit ter aanvaarding van het ambt van hoogleraar aan de Universiteit Twente.
Van der Velde heeft al lang een fascinatie voor cognitie en technische systemen. Robots worden door hem benoemd als ‘hij’ of ‘zij’. Het voorbeeld van een robot blindengeleidehond komt voort uit de ervaringen met blindheid in zijn persoonlijke omgeving. Bang dat robots uiteindelijk de mensheid overheersen, is hij niet. “Zo ver komt het niet. Dat inschenken van koffie waar ik het over had, laten we er eerst maar eens voor zorgen dat daar niet meer bij geknoeid wordt.”
