'Binnen vijftien jaar hybride van computer en insectenbrein'

Volgens professor Charles Higgins van de universiteit van Arizona kan beeldverwerking veel efficiënter en goedkoper indien insectenhersenen worden gebruikt. Producten zouden binnen tien tot vijftien jaar in de winkel kunnen liggen.

In het Neuromorphic Vision and Robotic Systems-laboratorium van de universiteit van Arizona tracht de professor robots te bouwen met de hersen- en oogfunctionaliteit van insecten. Als dergelijke functionaliteit op een chip wordt geëtst, kost dat momenteel zo'n zestigduizend dollar, vertelde Higgins aan Computerworld. Bovendien heeft de natuur veel effectievere ontwerpen voortgebracht dan wat er in de diverse labs in elkaar is geknutseld. Genoeg reden om levend materiaal met elektronica te verbinden, zo stelt de professor.

Een kleine stap in die richting heeft Higgins al gezet. Hij is erin geslaagd om elektroden met een zenuwcel in een mottenbrein te verbinden. Die elektroden zijn ook verbonden met een elektronisch brein dat een robot kan aansturen. Momenteel is hij bezig om vier elektroden aan de weerszijden van het mottenbrein vast te knopen, om de hoeveelheid visuele informatie die de robot krijgt op te voeren. 'Dat moet informatie opleveren over objecten links en rechts van het dier, die in verschillende richtingen en met verschillende snelheden bewegen', aldus Higgins.

De wetenschapper verwacht dat er binnen afzienbare tijd insectenbreintjes gekweekt kunnen worden die in elektronica verwerkt kunnen worden. De technologie zou bijvoorbeeld in auto's kunnen worden toegepast om de omgeving in de gaten houden om ongelukken te vermijden, of in militaire robots die de vijand in de gaten kunnen houden terwijl ze bepaalde taken uitvoeren. Militaire toepassingen zijn er vermoedelijk het eerst: een van de organisaties die Higgins' lab financieel ondersteunt is het onderzoekscentrum van de Amerikaanse luchtmacht.

Reacties (133)

[Tjeerd]

Ik zie de problemen niet die veel mensen hebben. We accepteren andersom ook gewoon dat mensen een kunstheup krijgen, een pace-maker, diepe-brein-stimulatie, gehoorapparaten en nepbenen. Er zijn ondertussen al zat ontwikkelingen gaande waar iedereen blij mee is, in ieder geval de patienten zelf.

Dat er andersom wordt geexperimenteerd met het combineren van techniek en hersenen van een insect zal voornamelijk interessant zijn om mee te beginnen en te begrijpen hoe we de signalen kunnen verwerken.

De toekomst is toch echt dat we een combinatie van machine en mens zullen gaan worden, zeker op latere leeftijd in ieder geval. Wil je dat niet, dan zul je je eigen manier van leven moeten leiden met je gebreken, simpel.

[Reactie gewijzigd door Tjeerd op 22 juli 2024 20:33]

[Rekcor]

Ethiek is nooit zwart/wit, maar altijd een afweging. Ik denk dat je bij 'toepassingen' met dieren rekening moet houden met:

- hoe 'hoog' het organisme is (insekten < apen bijv);
- de toepassing (medische toepassing > commerciele 'gadgettoepassing');
- in hoeverre het dier eronder lijdt;
- welke ontwikkelingen zet dit in gang? (bijv. een toepassing met insekten kan nog best oke zijn, maar als dit tot gevolg heeft dat we ook met mensen gaan rotzooien...)

De toekomst is toch echt...

Dit is natuurlijk geen goed argument. Het is niet zo dat we aan de toekomst overgeleverd zijn ('my future made me do it...').

[koelpasta]

"Het is niet zo dat we aan de toekomst overgeleverd zijn"

Dan moet jij de geschiedenis eens bestuderen!

[Anoniem: 165361]

Ik lees reacties over het punt dat vijftien jaar kort is. Ten eerste moet ik even kwijt dat ik niet zo thuis ben in de hele robotscene en dus weinig weet heb van wat er binnen de robotica e.d. speelt. Het kan dus zijn dat ik grote punten over het hoofd zie waar andere mensen me vast veel meer over kunnen vertellen.

Toch wil ik even melden dat vijftien jaar best een lange tijd is, zeker als je berichten van links en rechts hoort van technologische stappen die worden gemaakt.

Om maar nu even als nulpunt te pakken. Vijftien jaar geleden was eind '92. Wat hadden we toen behalve veel foute muziek en hele oude games?

En oja, ethisch heb ik er eigenlijk geen probleem mee (om maar even gelijk mijn standpunt duidelijk te maken).

[kemphaas]

Heb een dubbel gevoel, aan de ene kant de techniek erachter, dat echt een puik stukje werk is, en aan de andere kant het morele aspect. Ik weet het nog niet.

En daar komt nog bij, moet ik dadelijk een tweede zorgverzekering afsluiten voor mn beestjes

[Reactie gewijzigd door kemphaas op 22 juli 2024 20:33]

[StratoFarmer]

Zo'n breintje is een organische rekenmachine. Stop het in een insectenlichaam en breng het in de juiste situatie en je hebt een insect. Doe je dat niet, dan zul je het niet herkennen als insect, die hersens reageren nog zo direct op externe signalen dat zodra je het uit z'n natuurlijke context haalt, je alle herkenbaarheid ook kwijt bent.

[xouns]

Het probleem met hersenen en electronica is dat de data overdracht tussen neuronen chemisch is en tussen transistors electrisch. Je moet dus hier een oplossing voor verzinnen om de chemische transmissie om te zetten in een electrische puls. Dit kan, maar er is hier een hoop geluk en expertise voor nodig. Op zich is het wel waar dat de informatie overdracht in de hersenen electrisch is (dmv een ion-flux), maar dit is alleen IN het neuron.

Een ander probleem is at de hersenen funcioneren als een heleboel paralel EN serieel geschakelde processoren, dit in tegenstelling tot de standaard processor die serieel OF paralel is geschakeld. Ik organiseer binnenkort in Amsterdam hierover een CONGres en weet er nog niet zo heel veel vanaf, er komen allemaal moeilijke termen als fluid computing aan te pas en ben er nog niet helemaal uit, maar de mogelijkheden zijn legio. Ik betwijfel echter of we over 15 aar dit soort dingen echt kunnen, maar dat terzijde.

[Bamsebjorn]

Net zoals de biologische Gel Packs bij Star Trek Voyager. Vet!!
Maar er zullen ongetwijfelt wel weer religieuze bezwaren tegen komen. Leven is immers door God gegeven...

[ronboy30]

Leven zoals wij het nu kennen is door god gegeven, hij heeft het concept van leven echter niet gepattenteerd, dus het staat iedereen vrij hierop te verbeteren.

[Bamsebjorn]

Nice! Ik voel me gelijk een stuk beter over deze kwestie nu ik weet dat God geen patent heeft op het leven.

[koelpasta]

"hij heeft het concept van leven echter niet gepattenteerd,"

Het zal dan wel prior art zijn ofzo...

[Anoniem: 165361]

Ja maar hoeveel insecten worden er niet door een gemiddelde mens gedood tijdens zijn of haar hele levensperiode. Als ik alle muggen/fruitvliegjes/wespen/huisvliegen/nachtvlinder/etc/etc moet gaan meetellen ben ik een massamoordenaar.

Zo bekeken, waarom zou het dan opeens fout zijn om die insecten te gebruiken voor technologische ontwikkeling?

[bcd87]

Een insect doden is snel over. Een insectenbrein met mogelijk zelfs een eigen bewustzijn en wat al niet weken/maanden/jaren vasthouden in een bepaald onderdeel van een bepaald apparaat is daarmee vergeleken een stukje erger lijkt me


Ik weet nog niet echt wat ik hiervan moet vinden.. We hebben al zo lang we leven dieren gebruikt om werk voor ons te verzetten... Waarom zou dit dan ineens niet kunnen? Maar aan de andere kant heb ik er toch wel een beetje bezwaar tegen denk ik, maar waarom dat dan is zou ik niet kunnen verklaren.

[aegis]

de matrix is al inzicht. maar zou het slimmer zijn om dit te doen met stukjes weefsel van mensen hersenen? of zijn die niet krachtiger dan die van een vlieg?

[koelpasta]

Insecten hebben geen hersennen, ze hebben knopen van zenuwcellen verspreid over het lichaam.
Zo werken de pootjes van een vlieg ook als de vlieg geen hoofd heeft. (ware het niet dat de bewegingsknoop van de thorax afhankelijk is van de verwerkte info uit de visuele knoop in de kop.)

Deze scheiding van funktie lijkt in de rest van het dierenrijk ook te zijn doorgevoerd.
Zo kennen de menselijke hersennen verschillende gebieden waar de zenuwcellen op een specifieke manier met elkaar verbonden zijn. Dit levert als het ware micro-functionaliteit op.

Om op je vraag terug te komen, er zijn wel verschillen in neuronen tussen verschillende soorten dieren.
Maar de funktie van neuronen wordt vooral bepaald door de samenhang, dus hoe verbinden neuronen zich tot groepen.
Neuronen op zich kunnen niet veel. Ze kunnen een pulsje ontvangen en ze kunnen onder bepaalde omstandigheden pulsjes uitzenden. (That's it, basically)
Functie wordt gevormd door groepen neuronen en groepen van groepen van neuronen etc.

Het is ook niet per see zo dat de menselijke hersennen overal maar goed in zijn.
Grote hersennen zijn bijvoorbeeld ook enorm traag!
Ook zijn menselijke hersennen ongelovelijk complexer dan dan b.v. een 'muggebrein'.
Hier kan je dus niet zo makkelijk meer interfacen.
Ook is de kans op 'bugs' groter en verschillen per individu nemen ook toe.

De functiegebieden in de menselijke hersennen zijn niet makkelijk aanwijsbaar.
Ze zijn vaak verspreid over heel veel kleine gebiedjes.
Je praat dan denk ik al gauw over miljarden verbindingen voor de visuele gebieden of iets in die richting. (de hersennen hebben meer dan 100 miljard neuronen)

Dit betekent dus NOG meer aansluitingen (die allemaal van de correcte informatiestroom moeten worden voorzien).
Dit betekent ook dat funktiegebieden in de menselijke hersennen verstrengeld zijn met andere gebieden.
Zo heb je, om (de voordelen van) de menselijke visuele gebieden te gebruiken, ook geheugen nodig.
Maar voor geheugen heb je weer andere gebieden nodig, waaronder informatie uit de visuele gebieden.
Je hersennen zijn 1 grote cross-link!!!

Het zou dus onpraktisch zijn om menselijke hersenen te gebruiken voor het puur verwerken van visuele data als je niet de hele hersennen er bij betrekt.

Met insecten is dat makkelijker.
De verwerkende celgroeppen zijn al gescheiden, en zijn veel eenvoudiger dan die van de mens.
Daarom is het makkelijker ze in te zetten als een beeld processor.

[Anoniem: 162295]

lijkt me niet verstandig, als je ziet wat voor puinhoop de mens van de wereld gemaakt heeft...

[Raging_Trancer]

Correct me if I'm wrong (n.a.v. het 'Matrix' stukje), maar dat is nou precies het tegenovergestelde van het nieuwsbericht.....

[Reactie gewijzigd door Raging_Trancer op 22 juli 2024 20:33]

[Anoniem: 197965]

Even naar de garage, de insectenhersens zijn afgestorven...pfff. Hoe ga je dat ooit praktisch toepasbaar maken ? Hersens hebben ook energie nodig en zonder lichaam hebben ze de neiging af te sterven.
Leuk bedacht herr Frankenstein maar ik zie het er niet van komen.

[rRac0on]

@ Roit

Het "leven" is toch niets meer dan een kleine electrische spanning die signalen tussen neuronen mogelijk maken? Dan zullen de mini breintjes vast dmv een knoopcel in "leven" te houden zijn. Zal wel lastig vervangen zijn. "U heeft maximaal 7.2 seconden om de batterij te vervangen alvorens uw auto sterft" oid.

[Reactie gewijzigd door rRac0on op 22 juli 2024 20:33]

[Eskimo0O0o]

Nee.
Zenuwweefsel communiceert inderdaad middels een stroom, maar niet op dezelfde wijze als een chip. 'Stroom' vindt bij een zenuwcel plaats door in- en uitstroom van geladen ionen, in tegenstelling tot electrische circuits, waar electronen over geleidende banen juist voor de verplaatsing van lading zorgen.
De veronderstelling dat een zenuwcel 'leeft op electrische spanning' is een enorme miskleun. De reden dat zenuwcellen bestaan is juist om deze spanning te genereren en verplaatsen, maar de brandstof die ze hiervoor moeten verbruiken is (voornamelijk) zuurstof en glucose. Verder moeten toxische afvalstoffen zoals CO2 (een zuur, levende cellen zijn erg gevoelig voor pH fluctuaties) continue afgevoerd worden om te voorkomen dat de cellen sterven.

Dus zo simpel is het niet om een minibreintje in leven te houden. Kijk maar naar wat voor irreversibele schade bij een mens optreedt als de hersenen gedurende 6 minuten geen zuurstof krijgen...

[Reactie gewijzigd door Eskimo0O0o op 22 juli 2024 20:33]

[Floor]

Ik durf dit toch niet zo snel af te schieten. Deze technologie staat nog in de kinderschoenen. Misschien is 15 jaar kortdag maar wie weet over 50 jaar. Feit is wel wel dat de natuur veel efficienter met de visuele omgeving om gaat dan chips.

Toch ben ik ook wat sceptisch, want wie kan me zeggen dat het resultaat niet is opgeblazen en vroeg naar buitengebracht omr bijvoorbeeld meer geld los te krijgen?

[Eskimo0O0o]

De specifieke technologie besproken in het artikel staat weliswaar in de kinderschoenen, maar zo zit ook het met de wetenschap die neurologische structuren uit de natuur na probeert te bouwen, ook wel bekend als kunstmatige intelligentie (eventueel cognitief ).

Hierin worden adaptieve systemen gebouwd die qua ontwerp hetzelfde principe hanteren als hersenen. Deze systemen worden eveneens met de dag beter ontworpen en goedkoper te produceren. Ik zie weinig reden om op de lange termijn gebruik te maken van herseninsecten wanneer we zelf in staat zijn om soortgelijke systemen te fabriceren die zonder de nadelen van levend weefsel komen.

Voorbeeldjes:
Handschriftherkenning van de postdiensten. Visuele informatie wordt hier uiterst efficient verwerkt. Weliswaar is het apparaat groot en log, maar zoals we weten waren de eerste computers ook zo groot als een concerthal. Zolang het principe klopt en er ruimte voor miniturisatie is, valt er een hoop goeds te verwachten.
Ook zijn er adaptieve systemen ontwikkeld die aan de hand van visuele informatie van een MRI scan met 99% zekerheid de degeneratieve ziekte Alzheimer's kunnen vaststellen. Dit percentage ligt vér boven dat van gespecialiseerde neurologen en radiologen.
Dit om aan te geven dat we niet per se 'de natuur' (levend weefsel uit organismen) nodig hebben om soortgelijke prestaties te leveren.

Dessalniettemin natuurlijk geen reden om dit concept verder uit te diepen, aangezien hier wel degelijk toekomst voor is op de middel-lange termijn, maar op de erg lange termijn (50 jaar) vermoed ik dat wij deze hersenen wel kunnen imiteren tegen relatief lage kosten.

verder heb je natuurlijk wel gelijk in je scepsis waarin je twijfel uit over de publicatie. steeds vaker worden onderzoeksresultaten overdreven onder druk van economische of prestigieuze belangen *kuch* stamcel dude *kuch*

@ i-chat
toch ga je hier dan voorbij aan 't kosten plaatje, hij had 't in dit artiekel ook al over 60.000 dolar voor iets achtelijk simpels als een motte brein
Dat is omdat de huidige systemen in de kinderschoenen staan. Dit is altijd duur. En wat kan meneer de onderzoeker op dit moment voor 60.000 dollar? Tuurlijk, hij kan over 10 jaar iets meer dan een zwart-wit-beeld van 5x5 pixels omzetten naar electrische signalen, maar dan zijn de concurrerende systemen dus ook weer verder...

, - je zou je voor de grap 's moete afvragen hoevel peta-hertz je op een kilo-core cpu nodig hebt om de volgende taken af te handelen...
Ik denk dat mijn hele uiteenzetting over adaptieve systemen een beetje aan jou ontgaan is. Ik trek nooit de vergelijking met computersystemen zoals ze in je PC bestaan, maar ik vergelijk insectenhersenen met systemen die net zo opgebouwd zijn als het zenuwnetwerk in de hersenen van een mens (alleen minder 'zenuwcellen' bezitten en hierom minder krachtig zijn).

etc waar je zou 's voro de grap moete ondekken hoe je een mensenbrein uit 'n lichaam kon halen en puur pc taken laten doen daaar kan zelfs Blue GENE bij lange na niet tegen op vermoed ik...
De reden JUIST waarom we computers (en geen slaven) gebruiken is omdat deze efficienter zijn in de taken waarvoor we ze ontworpen hebben. Rekenen bijvoorbeeld.

[Reactie gewijzigd door Eskimo0O0o op 22 juli 2024 20:33]

[i-chat]

toch ga je hier dan voorbij aan 't kosten plaatje, hij had 't in dit artiekel ook al over 60.000 dolar voor iets achtelijk simpels als een motte brein - daar kun je heel wat motten voor kweken hoor. bovendien zijn levende hersenen onmetelijk veel sneller, - je zou je voor de grap 's moete afvragen hoevel peta-hertz je op een kilo-core cpu nodig hebt om de volgende taken af te handelen...


het luisteren naar de omgeving,
het kijken naar en laptop beeld,
het onafhandeklijk van elkaar bewegen van een stuk of 20 gewrichten (typen)
adem halen,
maag en darm stelsel aansturen om 't eten te verteren...
etc etc etc etc etc...

etc waar je zou 's voro de grap moete ondekken hoe je een mensenbrein uit 'n lichaam kon halen en puur pc taken laten doen daaar kan zelfs Blue GENE bij lange na niet tegen op vermoed ik...

[koelpasta]

"etc waar je zou 's voro de grap moete ondekken hoe je een mensenbrein uit 'n lichaam kon halen en puur pc taken laten doen daaar kan zelfs Blue GENE bij lange na niet tegen op vermoed ik..."

Ik denk dat de menselijke hersennen juist ontzettend slecht zijn in typische pc-taken.

Over het algemeen zijn neurale netwerken vrij slecht in staat om in absoluute en seriele termen te denken.
Daarom kunnen we (vergeleken met een computer) maar traag rekenen. Ondertussen zijn we wel in staat complexe situaties snel in te schatten. Daar heeft een computer dan weer veel meer moeite mee.


"het luisteren naar de omgeving,
het kijken naar en laptop beeld,
het onafhandeklijk van elkaar bewegen van een stuk of 20 gewrichten (typen)
adem halen,
maag en darm stelsel aansturen om 't eten te verteren...
etc etc etc etc etc... "

Deze dingen kunnen wat mij betreft allemaal op een 486 ( ) worden gedaan.
Waar we als mens wel erg goed in zijn is het interpreteren van de gehoorde geluiden en het bekeken scherm.

Dat gaat dus nog een stapje verder.
En dat is dus ook waar computers inherent niet erg goed in zijn.

[Reactie gewijzigd door koelpasta op 22 juli 2024 20:33]

[Hann1BaL]

Dat zijn nu net dingen die een 486 niet kan. Situatie inschatten aan de hand van impulsen en input uit de omgeving is iets waar computers hopeloos tekort schieten. Computers kunnen niet schatten. Die spugen output uit na het verkrijgen van input. Organische breinen kunnen heel direct en snel een inschatting maken aan de hand van een veelvoud van verschillende impulsen. Luisteren is iets wat heel moeilijk is. Een computer kan prima geluid detecteren en registreren, maar luisteren betekent dat je heel accuraat weet wat het geluid betekent. Zoals je weet is spraakherkenning nog steeds een zeer lastig computerprobleem, maar een organisch brein is daar beter in. Niet dat een mottenbrein daar goed in is.

Je geeft zelf aan dat interpretatie moeilijk is voor computers en makkelijk is voor mensen. Dat is precies de reden waarom een 486 dus niet kan luisteren, maar eventueel wel zou kunnen "horen" Snap je het nuanceverschil van de 2 werkwoorden? Ergens naar kijken en daadwerkelijk iets zien is ook een verschil. Dat zijn punten waar veel winst te halen valt gok ik.

[Anoniem: 78285]

Ik denk dat die 15 jaar niet erg overdreven is. Men is al geruime tijd bezig met dit soort onderzoek. Ik heb een aantal jaren geleden (niet meer dan 3jaar) een keer een documentaire gezien waarin je dus een beeld kreeg vanuit de hersenen van een (Levende) vlieg. Ik denk dat dit redelijk op hetzelfde idee is gebaseerd.

[chaoscontrol]

Is waarschijnlijk wel over nagedacht, die dingen zijn vast wel kunstmatig in leven te houden.

[Rixard]

De hersenen zouden op een soort microSD-achtig kaartje kunnen zitten die je los kunt kopen en in een apparaat kunt drukken. Op dit kaartje zal dan een houdbaarheids- of geboortedatum staan.

Ik zie al speelgoed voor me wat eruit ziet als (een steviger versie van) het apparaat op het plaatje in het artikel, welke je kan uitbreiden met een sprinkhanenbrein of een flooienbrien, of een mierenbrien. Zo zou het speelgoed telken anders reageren met een ander brein.

[elleP]

Help! M'n insect heeft een bug

[hatross]

Na de GigaHerz, MegaByte, bit krijgen we nu de Mega-bij