Bijeenkomst 15 januari 2020

Terugblik 

Op woensdagavond 15 Januari 2020 gaf Prof. Hans Hilgenkamp, een van de leiders van het BRAINS Center voor Brain-Inspired NanoSystems van de Universiteit Twente, een inleiding in algemeen toegankelijke termen over nieuwe computer-concepten zoals Quantum Computers en Kunstmatige Intelligentie. In de media worden deze termen veel gebruikt, maar wat betekenen ze nou eigenlijk precies?

Hilgenkamp gaf eerst wat meer inzicht in hoe huidige computers werken. Spectaculaire ontwikkelingen in de halfgeleider-industrie hebben ertoe geleid hebben dat we nu zeer krachtige computers hebben. Middels het 'Internet of Things' is er een nieuwe informatie-revolutie gaande, waarbij ook apparaten meer en meer via het internet met elkaar verbonden worden.  

Van het steeds kleiner en krachtiger maken van computers, via de 'Wet van Moore', zijn we nu in een fase gekomen waarbij het energie-verbruik in de informatie-technologie de grootste uitdaging is geworden. Er zijn nieuwe materialen en computerconcepten nodig, waaraan ook aan de Universiteit Twente veel onderzoek wordt gedaan.

Hilgenkamp besprak twee voorbeelden in het bijzonder, de Quantum Computer en Kunstmatige Intelligentie.

Quantum Computers maken gebruik van bijzondere effecten uit de quantum-fysica, zoals de 'quantum superpositie'. In gewone computers zijn we gewend aan 'bits', waaraan we een waarde 0 of 1 toekennen. Je kan daarbij bijvoorbeeld denken aan de richting waarin een magnetisch deeltje georiënteerd is; die richting kan je omklappen en op die manier van een 0 naar een 1 schakelen. Heel kleine magnetische deeltjes kan je echter, bij heel lage temperaturen, in een toestand brengen waarbij ze in een mengvorm van 0 en 1 zitten. Pas als je ze gaat meten weet je of het een 0 of een 1 wordt. De waarschijnlijkheid van de uitkomst kan je beïnvloeden, bijvoorbeeld met een extern aangelegd magneetveld. Een quantum computer is hierop gebaseerd. Het rekent niet met de 0 of 1 zelf, maar met deze waarschijnlijkheid. Eerst wordt een aantal van deze 'quantum bits' of 'qubits' aan elkaar gekoppeld, zodat ze ook elkaar beïnvloeden. Vervolgens worden de externe magneetvelden voor de verschillende qubits aangepast, volgens een algoritme dat samenhangt met het probleem dat je wil uitreiken. Uiteindelijk meet je de eindtoestanden (0 of 1) van de afzonderlijke qubits, die het gevolg is van de externe velden en de onderlinge interacties. De zo verkregen set van nullen en enen representeert dan vanzelf het goede antwoord. Die manier van werken maakt het mogelijk in één berekening bepaalde problemen door te rekenen waar je met een gewone computer heel veel tijd voor nodig zou hebben. Het is nog een hele klus om een werkende quantum computer te maken waarin een voldoende aantal qubits aan elkaar gekoppeld zijn, maar wereldwijd zijn er veel onderzoekers mee bezig en is er duidelijke vooruitgang.

Na een welverdiende pauze ging Hilgenkamp verder met het uitleggen van Kunstmatige Intelligentie. De ontwikkelingen daarin worden geïnspireerd door de indrukwekkende capaciteit van de hersenen om snel patronen te herkennen. Fascinerend is dat dit gebeurt met een energie-verbruik dat ongeveer een miljoen keer lager ligt dan dat van een vergelijkbaar krachtige supercomputer. Men is nu bezig netwerk-achtige structuren te maken, lijkend op de neuronen en synapsen in de hersenen, die de mogelijkheid hebben iets te leren. Hilgenkamp liet verschillende voorbeelden zien van toepassingen hiervan, zoals in de medische beeldvorming, waarbij beginnende stadia van borstkanker kunnen worden opgespoord. Dit geeft ondersteuning aan de medische specialisten. Er werden nog een aantal andere voorbeelden besproken, met daarbij ook wat leuke filmpjes.
 
Tot slot ging Hilgenkamp in op de belangrijke ethische vraagstellingen die deze nieuwe technieken oproepen, bijvoorbeeld omtrent privacy, verantwoordelijkheid en controle en wat dit betekent voor wetgeving en voor de rol van de wetenschappers die aan deze technologieën werken.

Het was een zeer geslaagde avond, waarbij ook via een voorafgaand gezamenlijk eten en een drankje na afloop de netwerkfunctie van de Maatschappij een goede invulling kreeg.