Spiegeltje, spiegeltje
Kon psychologie maar iets meer op natuurkunde lijken, dacht psycholoog Allen Newell, de grondlegger van het vakgebied Kunstmatige Intelligentie. Natuurkundigen kunnen met drie simpele wetten vele aspecten van het dagelijks leven verklaren. Psychologen daarentegen lijken zich binnen hun vakgebied op eilandjes te bevinden. Ze onderzoeken allemaal een klein stukje van het menselijk handelen, maar tot een drietal overkoepelende wetten komt het niet. Kunstmatige Intelligentie beoogt dat gat in overkoepelende theorie te dichten, door gedetailleerde wiskundige formules en computersimulaties te gebruiken om menselijk gedrag te verklaren en voorspellen. Experimenteel psycholoog dr. Chris Janssen (Psychologische functieleer en Kunstmatige Intelligentie, UU) legt in de wetenschapsfilosofische serie 'Spiegeltje, spiegeltje' uit tot welke inzichten dat leidt. Hij onderscheidt daarbij drie soorten modellen die antwoord geven op drie type vragen over de mens: waarom doen we wat we doen? Hoe doen we dat? En wat gebeurt er in ons brein?
Waarom-vragen
Een eerste vraag waar onderzoekers vaak mee zitten is de 'waarom-vraag'. Je observeert iets in menselijk gedrag en wil weten waarom dat zo is. Bijvoorbeeld: 'Waarom vergeten we dingen?' Psycholoog Hermann Ebbinghaus (1850-1909) was een van de eersten die dat systematisch analyseerde. Hij verzon een zelfbedachte taal en mat systematisch hoe lang hij woorden onthield. Als hij woorden niet herhaalde was hij al snel 60% vergeten. Dit 'vergeetproces' bleek te omschrijven met een wiskunde formule, de 'vergeetcurve'. Deze curve blijkt ook op veel andere situaties toe te passen, zoals de woorden die kinderen gebruiken of de krantenkoppen van de New York Times. Hoe langer het geleden is dat je een woord gehoord of gezien hebt, hoe kleiner de kans dat je dit woord zal gebruiken. Het geheugen reflecteert onze omgeving: daarin komen niet alle woorden even vaak voor. Woorden die vaak voorkomen heb je kennelijk het meest nodig en dus onthoud je die. Aan de hand van computationele modellen kan je dus inzicht krijgen in de werking van processen en fundamentele oorzaken van menselijk handelen.
Hoe-vragen
Met algoritmische modellen beantwoorden we 'hoe-vragen': we weten dat we dingen vergeten, maar hoe gaan we daar mee om? Dat kan je bijvoorbeeld onderzoeken door een computermodel de taak te geven een patroon van gekleurde blokjes na te bouwen. Je zou natuurlijk een super slim model kunnen maken dat alles direct weet, maar het doel is een model te maken dat menselijk gedrag zo goed mogelijk imiteert. Het model moet vervolgens gaan kiezen hoeveel kleurenblokjes het tegelijk wil onthouden, hoe snel het wil werken en hoe vaak het wil controleren of zijn patroon klopt. Door vervolgens de randvoorwaarden te veranderen (moet het snel of netjes? Wat is de beloning?) kan je onderzoeken hoe mensen bepaalde keuzes maken en wat daar invloed op heeft. Wanneer je dat weet kan je ook proberen menselijk gedrag te beïnvloeden. Zo doet Janssen op dit moment onderzoek naar hoe je ervoor zorgt dat mensen zich in een zelfrijdende auto toch blijven concentreren op het autorijden, ondanks vele afleidingen. Een simulatie biedt hier uitkomst, je kan immers moeilijk mensen vragen een autoritje te maken en vijf minuten op hun telefoon te letten en niet op de weg…
Wat-vragen
We weten nu waarom we dingen vergeten en hoe we keuzes maken, omdat we weten dat we niet alles tegelijk kunnen onthouden. Maar wat we nog niet hebben onderzocht is wat er precies gebeurt in het brein. Dit kan je onderzoeken met implementatiemodellen. Volgens Janssen het 'hipste model' in de Kunstmatige Intelligentie. Met kennis uit de (neuro)biologie bouwen onderzoekers modellen die de menselijke neuronen en verbindingen in het brein representeren. Zo kan je begrijpen wat er in het brein gebeurt als je informatie verwerkt. Die kennis kan je uiteindelijk gebruiken om bijvoorbeeld technieken te ontwikkelen voor mensen die verlamd zijn. Door middel van 'brein-computer interactie' kunnen de eerste mensen nu al met hun gedachten een kunstarm of -been aansturen, of zelfs woorden typen op een tablet.
Kunstmatige Intelligentiewetenschappers zijn niet alleen bezig met het nabootsen van het brein om de mens beter te begrijpen, maar gebruiken de kennis van het menselijk brein ook om nieuwe technieken te ontwikkelen, zoals 'lerende systemen', die zichzelf ontwikkelen. Denk aan de spraakherkenning op je telefoon die steeds beter wordt, of vertaalmachines die steeds nauwkeuriger worden.
Meer weten? En zien hoe robots voetballen? Kijk dan de lezing 'Zo mens, zo Machine?' van Chris Janssen terug.
Volgende week spreekt prof. dr. Wouter van Joolingen (Freudenthal Instituut, UU) over het gebruik van modellen in het lager en middelbaar onderwijs om leerlingen inzicht te geven in de werkelijkheid. Hoe adequaat zijn die modellen? En helpt spelen met een model om abstracte formules en wetten beter te begrijpen?
