Still uit de film The Matrix, 1999

De echte wetenschap achter The Matrix

In de Matrix-films zijn mensen gereduceerd tot batterijen die door robots worden gekweekt en hun hele leven doorbrengen in een computersimulatie. Met de huidige technologie is zo’n dystopie al mogelijk.

In de Matrix-films zijn mensen gereduceerd tot batterijen die door robots worden gekweekt en hun hele leven doorbrengen in een computersimulatie. Met de huidige technologie is zo’n dystopie al mogelijk.

Alamy

1. Mensen kunnen als batterijen fungeren

In The Matrix worden mensen in vaten met vloeistof gevangengehouden en winnen de robots energie uit hun lichaamswarmte.

Buiten de film bestaan er al zogeheten thermo-elektrische generators, zoals horloges, armbanden, ringen en hoortoestellen, die lichaamswarmte gebruiken als energiebron.

VIDEO: Zo werkt een ring aangedreven door lichaamswarmte

Zo’n horloge maakt bijvoorbeeld gebruik van temperatuurverschillen door opwarming van de huid, die elektronen in metaal sneller doen bewegen. De elektronen zoeken het koelere uiteinde van het metaal op en vormen een elektrische stroom, als in een microscopische batterij.

Met halfgeleiders kunnen meerdere batterijen worden gekoppeld om een spanning te produceren van 1 volt per vierkante centimeter huid. Dat is genoeg om horloges en fitnesstrackers van stroom te voorzien.

Maar mensen zijn eigenlijk slechte batterijen. Ons lichaam genereert weliswaar 80 watt via lichaamswarmte, maar verbranding van onze dagelijkse calorie-inname zou veel meer energie opleveren.

2. Kunstmatige intelligentie is al kwaadaardig

Stephen Hawking, Elon Musk en Bill Gates hebben al gewaarschuwd dat toekomstige kunstmatige intelligentie zich tegen ons zal keren, net als in The Matrix.

Toen Microsoft in 2016 de chatbot Tay lanceerde, werden haar antwoorden binnen 24 uur racistisch en asociaal.

Aan de andere kant zijn de doelstellingen van de mens moeilijk in een formule te vatten.

Kunstmatig intelligente systemen, ook wel agents, hebben een bepaald doel. Doorgaans worden ze getraind via machine learning. Daarbij krijgen ze heel veel data te verwerken, waarin ze patronen zoeken.

Illustratie van proces achter machine learning

Machine learning omvat zes stappen om een agent beter te maken in een taak. Eerst worden de opties geobserveerd (1) en beoordeeld op basis van een vastgesteld doel (2). Dan worden de opties getest (3) met een resultaat als gevolg (4). De doelen worden aangepast (5) op basis van de ervaringen. Het proces wordt herhaald (6).

De patronen worden voorspellingen die worden getest als oplossing, bijvoorbeeld een medicijn tegen kanker. Het effect van de oplossing komt in de database terecht en maakt de agent slimmer.

De problemen ontstaan als superintelligente AI een bewustzijn krijgt. Dan bestrijden de agents kanker zelfs als het proces mensenlevens kost en verzetten ze zich tegen alles wat het doel in de weg staat, zoals wetenschappers die de machine willen uitschakelen.

VIDEO: Zo neemt AI kwaadaardige beslissingen

De huidige beperkte AI’s hebben al schaduwkanten laten zien. Zo verspreidde het algoritme van YouTube desinformatie en haat door steeds extremere video’s aan te bevelen.

Principes achter uitwikkeling van kunstmatig intelligentie

Om AI beter te maken, werken IT-ingenieurs met een reeks richtlijnen die alignment worden genoemd. Eén benadering is dat de agent (blauwe stip) zijn doel deelt met zoveel mogelijk mensen (groene stippen). Een andere benadering definieert het doel van de agent in termen van het streven naar een rechtvaardige samenleving voor iedereen, waarbij de agent zijn plaats in de samenleving niet kent. Een derde benadering maakt gebruik van een rangorde van de keuzes van de bevolking (zoals bij parlementsverkiezingen en aankopen) om het doel van de agent aan te geven.

3. Matrix kan schuilgaan in kleinste bouwstenen van het heelal

In The Matrix is de aarde overgenomen door robots en leven de meeste mensen in een simulatie, in zalige onwetendheid over de werkelijke situatie. In 2003 kwam de Britse filosoof Nick Bostrom met de theorie dat ook onze werkelijkheid een computersimulatie is.

Bostroms these is dat als de rekenkracht van kwantumcomputers elke 20 maanden verdubbelt, zoals voorspeld in de wet van Moore, toekomstige mensen in staat zullen zijn meerdere simulaties van het leven van hun voorouders te draaien. Die zijn zo gedetailleerd dat de gesimuleerde individuen een bewustzijn hebben, zonder te beseffen wat er gaande is.

Dat betekent dat het mogelijk is dat we nu al personages in een computerspel zijn.

Nick Bostroms these kan niet worden gefalsificeerd en wordt daarom gesteund door enkele van de knapste koppen ter wereld, onder wie Elon Musk en Neil deGrasse Tyson.

VIDEO: Daarom kunnen astrofysici The Matrix niet verwerpen

Volgens onderzoekers van de universiteit van Washington kunnen we in de toekomst een gesimuleerd heelal aan het licht brengen met kwantumcomputers. Moderne supercomputers kunnen slechts een model van het heelal simuleren ter grootte van een atoomkern. Maar toekomstige, grotere simulaties kunnen een veel groter deel laten zien, waarbij de elementaire deeltjes – de bouwstenen van atomen – in vier dimensies worden nagebootst.

In zo’n groot model kunnen wetenschappers bijvoorbeeld ruimtetijd simuleren, maar zelfs de krachtigste simulaties zullen sporen bevatten van een onderliggende rasterstructuur. Uit berekeningen blijkt dat de structuur tot uiting komt als een bovengrens voor de intensiteit van de sterkste kosmische straling. Die grens is waarneembaar als de straling zich niet in alle richtingen voortplant zoals verwacht.

Nadeel is alleen dat die ultra-energetische kosmische straling de aarde zelden raakt.

Telescope Array in Utah

500 detectoren heeft de Telescope Array in Utah. Hij zoekt naar kosmische straling, die fouten in de simulatie kan blootleggen.

© John N. Matthews / Wikimedia Commons

Voor sommige onderzoekers verklaart de simulatiehypothese de Fermiparadox: als er alleen al in de Melkweg 300 miljoen bewoonbare planeten zijn, waarom zijn we dan nog nooit gecontacteerd door buitenaardse wezens? Omdat we proefdieren zijn in hun computerspelletjes.

4. Gedachtekracht manipuleert computerspel

Hoofdpersoon Neo stopt kogels en buigt lepels met de kracht van zijn geest. In het echt zou Neo een brain-computer interface hebben, waarvan al meerdere modellen bestaan.

Als je een gedachte hebt, sturen ionen (positief geladen atomen) op de hersencellen het signaal verder door elektronen af te geven. Met elektro-encefalografie (EEG) worden die elektronen door een chip geregistreerd en vertaald in de handeling die het hersensignaal in het lichaam teweeg moest brengen.

Makaken hebben bijvoorbeeld het computerspel Pong leren spelen via de hersenchip The Link.

VIDEO: Kijk hoe de aap Pager een computer aanstuurt met zijn gedachten

De apen leerden eerst een joystick te bedienen en kregen telkens als ze de cursor naar een oplichtend veld bewogen een bananensmoothie. The Link legde intussen de hersenactiviteit vast en nam uiteindelijk de rol van de joystick over.

Het bedrijf Neuralink wil de chip gebruiken om mensen razendsnel nieuwe vaardigheden aan te lerennet als Neo in The Matrix – door kunstmatige hersensignalen te genereren.

VR-headset met geïntegreerde EEG

Het bedrijf Wearable Sensing produceert een VR-headset waarmee de gebruiker een voorwerp in een game kan selecteren via metingen van de elektrische hersenactiviteit.

© Wearable Sensing

Toekomstige simulaties zijn hyperrealistisch

Moderne virtual reality-headsets creëren nu al een zeer realistische ervaring, maar toch worden de hersenen niet volledig overtuigd. De volgende stap in de technologie is simulated reality ofwel full dive VR, waarbij de hersenen geen onderscheid meer kunnen maken tussen werkelijkheid en simulatie. Terwijl de rekenkracht toeneemt en de graphics beter worden, experimenteren Facebook en HTC al met VR-games aangestuurd door hersensignalen.

Nu: Augmented reality

Bij augmented reality wordt er een 3D-laag over de werkelijkheid gelegd, die de gebruiker kan manipuleren, meestal via een telefoon of bril. Het verschil tussen werkelijkheid en digitaal object is zichtbaar.

Nu: Virtual reality

De beste VR-headsets van nu geven een gedetailleerde versie van de werkelijkheid weer, en volledige pakken en speciale loopplatforms stimuleren je bewegingsapparaat en zintuigen nog meer. Maar het lichaam voelt ook de werkelijkheid, en de illusie is onvolledig.

Toekomst: Simulated reality

De volgende stap is simulated reality, waarbij de grafische output niet van de werkelijkheid te onderscheiden is en de bewegingen worden gecreëerd in samenspel met metingen van hersensignalen. Tegelijkertijd sturen elektroden op je hoofd signalen terug die je bewegingsapparaat stimuleren.

5. Lam wordt in zak gekweekt

In The Matrix wordt de verlaten wereld bedekt met capsules met menselijke foetussen. In onze werkelijkheid bestaat er al technologie om op dezelfde manier een mens te kweken, van bevruchting tot geboorte.

Lam in kunstmatige baarmoeder

In 2017 werd een 7 weken te vroeg geboren lam (vergelijkbaar met de 22e-24e week bij mensen) in 28 dagen verder ontwikkeld in een kunstmatige baarmoeder.

© Partridge et.al.

Met stamcellen ondergedompeld in een cocktail van hulpstoffen kan een handvol laboratoria ter wereld alle bouwstenen van een mens samenstellen, die zich dan precies zoals in de natuur ontwikkelt. Om ethische redenen mag het kunstmatige embryo zich niet langer dan circa 22 dagen ontwikkelen.

Een natuurlijk embryo mag slechts in het laboratorium worden onderzocht tot hij 14 dagen oud is. Met kunstmatige embryo’s is dat 21 dagen. In de toekomst verwachten onderzoekers embryo’s met een kloppend hart te kunnen kweken.

© Shutterstock

Dag 1 in het laboratorium = week 1 in het echt

Stamcelkolonie gaat in chemisch bad
Onderzoekers kweken een cultuur op van circa 400 embryonale stamcellen, die afzonderlijk in vloeistof worden geplaatst. De vloeistof bevat een cocktail van stoffen die er onder andere voor zorgen dat de stamcellen zich sneller delen.

© Shutterstock

Dag 2 in het laboratorium = week 2 in het echt

Stamcellen klonteren samen
Signaalstoffen in de cocktail brengen een proces op gang waarbij stamcellen samenklonteren tot een bolletje dat lijkt op een vroeg embryonaal stadium, een blastocyste. Dit stadium wordt in de baarmoeder 14 dagen na de bevruchting bereikt.

© Naomi Moris/University of Cambridge

Dag 3 in het laboratorium = week 3 in het echt

Klompje cellen onthult belangrijk embryonaal stadium
De stamcellen reorganiseren zich tot een langgerekte klomp die lijkt op de nog vrij onbekende gastrulatiefase. Daarin splitst het embryo zich in drie celtypen, die later zenuwen, spieren en organen worden.

© Shutterstock

Toekomst?

Nieuwe cellen blazen hart en hersenen nieuw leven in
Over 5 à 10 jaar denken wetenschappers cellen te kunnen toevoegen die de placentafunctie nabootsen en organen als de hersenen en het hart laten groeien. Als dat lukt, zullen de kunstmatige embryo’s lang genoeg leven om een hartslag waar te nemen.

Voor andere soorten zijn de regels soepeler. Zo zijn er muizenfoetussen gekweekt tot halverwege de draagtijd, en de ontwikkeling had kunnen doorgaan als ze waren verbonden met een kunstmatige placenta die voeding en zuurstof kon leveren.

Er is een kunstmatige baarmoeder ontwikkeld om te vroeg geboren lammetjes te voeden tot ze klaar zijn om geboren te worden. Wetenschappers hopen dat de techniek zeer premature baby’s kan helpen in de weken dat hun longen en hart zich volledig ontwikkelen.

Foetus leeft verder in kunstmatige baarmoeder
© thetimes.co.uk

Menselijke foetus kan groeien in plastic baarmoeder

Met een kunstmatige baarmoeder zijn premature lammetjes door de cruciale weken heen geholpen waarin hun longen en hersenen zich ontwikkelen en ze erg kwetsbaar zijn voor via de lucht overgedragen ziekten. Onderzoekers willen de technologie testen op baby’s die met 22-24 weken worden geboren, wat nu 90% niet overleeft.

Vloeistof bootst vruchtwater na

De baarmoeder bestaat uit een plastic zak gevuld met een soort vruchtwater dat elektrolyten bevat. Het vruchtwater wordt voortdurend ververst, en de temperatuur wordt op 37 °C gehouden.

Slangen zorgen voor zuurstof

De navelstreng is verbonden met een netwerk van slangen. Die sturen het bloed van het hart naar een zuurstofapparaat, dat net als een placenta het bloed van zuurstof voorziet. De circulatie verloopt zonder pompen, om beschadigingen te voorkomen.

Infuus levert voeding

Als het bloed terugkomt, voegt een infuus de nodige voedingsstoffen toe, zoals koolhydraten, aminozuren, vetten alsmede insuline, die de groei stimuleert. Ook medicatie kan naar behoefte worden gedoseerd.