Datum: 12 september 2019 Geschreven door: admin vr.nl In: Digital Health, trendwatching, VR in NL (en omstreken), VR Nieuws, VR onderzoek

In 2013, een jaar voordat VR weer helemaal “hot” werd, startte een door de EU gesubsidieerd multinationaal project, dat drie wetenschappelijke onderzoeksdisciplines met elkaar verbindt: hersenonderzoek (neuroscience), medische biologie en computerwetenschappen.

Human Brain Project

Het Human Brain Project (HBP) is een technische (ICT) basis aan het ontwikkelen om deze drie disciplines samen te laten werken en zo nieuwe vormen van wetenschap en wetenschappelijke toepassingen mogelijk te maken. De 6 ICT-gebaseerde platformen die het hart vormen van deze basis zijn:

1. neuro-informatica (big-data van de hersenen ontsluiten, delen en analyseren),
2. hersensimulatie (digital twin van de hersenen maken),
3. HPC (High Perfomance Computing),
4. medisch informatiemanagement (data over patiënten en hun aandoeningen ontsluiten en koppelen),
5. neurorobotics (met robots hersensimulaties testen en verbeteren, zie “digital twin” hierboven) en
6. “Neuromorphic Computing“, oftewel: het ontwikkelen van computers (al dan niet als onderdeel van robots of uiteindelijk ook bij mensen als chip ingebouwd) die de manier van verwerken van informatie door onze hersens gebruiken.

Een uniek aspect, naast de verbinding “horizontaal” van de drie tot nu toe gescheiden wetenschapsgebieden, is dat “verticaal” het HBP probeert de biologische processen te verbinden die qua schaalniveau variëren van meters (menselijk individu) tot een miljardste meter, waarop de erfelijke aspecten op DNA-niveau zich bevinden.

Het menselijk brein is een ontzettend complex informatie verwerkend systeem met organisatie niveaus op zeer uiteenlopende schaal, welke nauw samenwerken, maar waarvan over de verbanden en onderlinge beïnvloeding nog erg weinig bekend is.

De ICT, met name rekenkracht en afmetingen en energieverbruik van processoren en sensoren, is nu (bijna) zo ver gevorderd, dat we al deze niveaus realtime digitaal kunnen (gaan) simuleren en de informatiestromen koppelen.

breed gebied aan toepassingen voorzien

Deze nieuwe manier waarop computers moeten gaan werken wordt niet gezien als de vervanging van de huidige manier en ontwikkeling van “computing”, maar als een aanvulling erop. De markt hiervoor wordt geschat als minstens even groot als de huidige “computing” markt, dus inclusief de huidige “cloud”. De totale kosten over 10 jaar voor dit project worden geschat op 1,2 miljard euro en meer dan 7000 manjaren. Een schijntje, als je naast de marktpotentie bedenkt dat er ruim 500 ziektes en afwijkingen in de hersens bekend zijn, mensen steeds ouder worden en de bevolking veroudert. Veel hersenafwijkingen, zoals dementie, nemen toe naarmate mensen ouder worden. De geschatte medische kosten hiervan voor de maatschappij zijn in de grootte van honderden miljarden euro’s en we weten op dit moment bijvoorbeeld nog helemaal niet eens hoe de geheugenfunctie in de hersenen, de “neurocoding”, werkt! Ook weet niemand nog hoe zoiets “bewustzijn” in de hersenen ontstaat. Ook verwacht men dankzij een neuro based ICT platform en de samenwerking van voorheen gescheiden disciplines praktische toepassingen, eerder over autonoom werkende vervoersmiddelen kunnen beschikken, zoals zelfrijdende auto’s. Maar er worden dus ook twee hele nieuwe takken van wetenschap ontwikkeld in dit project: neuromorphic computing en neuro-robotics.

Collaborative VR Neurorobotics Lab

Bij “collaboratieve VR” denk je meestal aan mensen waarvan de avatars (virtuele representaties van de gebruikers) samenwerken in een virtuele omgeving. Maar in het Collaborative VR Neurorobotics Lab dat in het kader van het Human Brain Project is opgezet, gaat men verder. Hier acteren en beïnvloeden zowel mensen als robots elkaar in de virtuele omgeving en worden de “robothersens” getraind door de feedback processen te vergelijken met de biofeedback die wordt gemeten bij mensen in deze gesimuleerde VR omgeving. Een soort gevirtualiseerd Digital Twin concept dus, dat gebruikt wordt om een gesimuleerd robotbrein te trainen met behulp van eveneens gesimuleerde (softwarematige) sensoren en stimuli.

Ook wordt deze omgeving ingezet om te meten in hoeverre wij als mensen bij interacties met gesimuleerde robots hetzelfde reageren (en dezelfde stimuli ervaren) als bij de avatars van mensen. En als dat afwijkt, hoe we de robots zich zo moeten laten gedragen (of eruit laten zien) dat we ze wel hetzelfde ervaren. Dit gaat dus een stuk verder dan alleen visuele en auditieve deep-fake van foto’s en video’s waar tegenwoordig zoveel over te doen is. In de afbeelding boven dit verhaal zie je iemand met zijn fysieke lichaam feedback verwerken in een virtuele omgeving, waarin hij zowel met robots als avatars (= de representaties van andere gebruikers in de VR-omgeving) samenwerkt.

Want ja, we zullen in veel beroepen over niet al te lange tijd samen met robots op de werkvloer staan en als klant of cliënt van ze door hen bediend worden. Nu zijn het nog vrolijke geluid makende plantenpotjes of dansende humanoid robots, maar de professionele digitale butlers en ouderenverzorgers komen eraan! Dankzij VR-training wordt het gedrag van deze robots straks altijd als vrolijk, vriendelijk en beleefd ervaren en al het gezeur een keer zat zijn of moeten bijkomen van een avondje stappen hoeven ze niet. We schreven eerder ook al over robots en virtuele omgevingen in het toekomstige onderwijs.

“Brains for bodies and bodies for brains”

Het Human Brain Project werkt in de eerste fase vooral met muizenhersens nog. Er zijn hiervoor al diverse (HPC cloud)omgevingen beschikbaar, waar wetenschappelijke onderzoeksgroepen gebruik van kunnen maken, inclusief gratis rekentijd. Maar ik denk dat je voor een beetje serieuze VR-hackathon ook wel toegang en rekentijd krijgt. Hoe cool is het om robots te gaan ontwerpen, 3D te printen en in elkaar te zetten en dan proberen welk digitaal breinmodel het beste werkt als je ze in het echte of in een virtuele omgeving bij elkaar zet om te gaan samenwerken? Niks alleen maar AI, deep learning en GAN. Alleen met neurocomputing krijgen we robots waar we echt mee samen kunnen werken! Van zowel het Neurorobotics Platform (NRP) en het Neuromorphic Computing Platform staan ook de handboeken online en alles in dit project wordt als open source ontwikkeld. Nu alleen nog beschikbaar als High Performance Computing cloud, maar straks wordt dit concept bijvoorbeeld ook toegepast voor de verdere ontwikkeling van zelfsturende auto’s:

“Hersenchip” voor zelfsturende auto’s

• Op een neuromorfisch HPC computerplatform wordt een optimaal digitaal brein voor zelfsturende auto’s ontwikkeld
• hiervan wordt een versimpeld model met alleen de voor deze taak belangrijke leerregels geëxporteerd
• dit breinmodel wordt in een virtuele omgeving in alle te bedenken situaties getraind, net zolang tot hij zowel voor zijn theoretisch als praktisch rij-examen is geslaagd!
• en wordt vervolgens op een goedkoop en in massa te produceren neuro- morphic chip gezet, die het brein de zelfsturende auto wordt (en net zoals bij mensen gewoon verder leert tijdens het rijden)