Kunstmatig leven

Plastic, silicium, elektriciteit, algoritmen, simulaties en robots

Arie Altena


Gepubliceerd in Metropolis M, 2000

Sinds de eerste robotjes in de gedaante van Furby en Aibo uit Japan in de markt zijn gezet is de gedachte aan de computer als een producent van nieuw leven ook voor het grote publiek geen abstractie meer. Aan de hand van het boek Silicon Second Nature schetst Arie Altena de ontwikkeling van Artificial Life en de toekomst ervan.


'Is het gek, dat kinderen in deze tijd van biotechnologische revolutie, van klonen en van de invasie van genetische gemodificeerde organismen, gefascineerd worden door Pokemon?'
Ignacio Ramonet

Eerst doet het nog weinig. Het ligt in zijn plastic mand, de lampjes knipperen, het bliept en soms heft het zijn hoofdje op. Maar als je aardig bent en geduldig met hem omgaat, leert het lopen, kwispelen. Dan volgt zijn hoofdje een roze balletje, loopt er achter aan, slaat er met zijn pootjes naar. In het lokaal waar ik lesgeef leeft er één, een Aibo. Soms wordt het wakker terwijl ik net iets vertel over TCP/IP.

'Blieberdepliep', zegt het. 'Hou je kop', denk ik. In de pauze is er altijd wel iemand die met hem gaat spelen, en vertederd raakt door zijn aandoenlijke bewegingen. Ze reageren niet anders dan op een hondje van vlees en bloed. Aibo is gemaakt door Sony en is van plastic. De software die hem aandrijft is zo geprogrammeerd dat hij leert door interactie met de omgeving. Aibo is het eerste commercieel verkrijgbare 'intelligente' robotje. Persoonlijk vind ik de Aibo een stuk speelgoed, vergelijkbaar met de Tamagotchi en de allang weer vergeten Furby. Ze zijn vooral interessant om wat ze vertellen over sociale interactie en de menselijke behoefte daaraan.

De uitdaging van het onderzoek naar kunstmatige intelligentie ligt tegenwoordig in het ontwikkelen van machientjes die in staat zijn om onmiddellijk te reageren op een onvoorspelbare omgeving, de zogenaamde belichaamde intelligentie. Het vermogen tot aanpassing en verandering die hiervoor noodzakelijk zijn, worden gerealiseerd door Genetische Algoritmen (GA) uit de Artificial Life (AL).

Een genetisch algoritme is een procedure die een oplossing voor een complex probleem kan ontwikkelen door generaties van mogelijke oplossingen (algoritmen) te ontwikkelen, deze als individuen te beschouwen die kunnen paren, muteren en/of vechten (struggle for life) en zo betere oplossingen voortbrengen. Het concept van genetische algoritmen is in de jaren zeventig ontwikkeld door John Holland. In toepassingen, bijvoorbeeld economische computermodellen of games, worden genetische algoritmen bijna volledig bepaald door de codering die vooraf voor het probleem gekozen wordt. De 'natuurlijke' selectie die onder de algoritmen plaatsvindt, wordt bepaald door het probleem waarvoor een oplossing moet worden gevonden.

Zo werd deze zomer in Nature bericht over een experiment met een kolonie kleine robotjes die leerden samenwerken bij de gegeven opdracht 'ga op zoek naar voedsel'. De vraag was of het zelforganiserende gedrag dat een kolonie robotjes gaat vertonen vergelijkbaar is met de gedistribueerde sociale intelligentie van een kolonie mieren. Het antwoord was 'ja'. Men hoopt intelligente robotjes te kweken die nieuwe robotjes assembleren, replica's van zichzelf, of beter nog, robotjes die op hun beurt de robotjes die hen gemaakt hebben, slopen om nog slimmere robotjes te assembleren. Reproducerende robots. Bijzonder handig bij mijnbouw op Mars. Zo ver is het nog lang niet. Vooreerst zijn het onhandige, grappige beestjes.

Pygmalion
De droom om wat kunstmatig is tot leven te wekken is al zou oud als de wetenschap en zo oud als de kunst. Verplichte referenties zijn het verhaal van Pygmalion ('Zij had een lichaam! Haar bloedvaten klopten onder zijn testende vingers!', Ovidius, Metamorphoses X 289), net als de mechanische eend van Vacauson, Mary Shelleys Frankenstein, de Golem en het verlangen van de alchemisten om een homunculus te creëren. Pygmalion smeekte Venus zijn beeldhouwwerk leven in te blazen. De AL-onderzoekers zetten in op het wiskundige en natuurkundige gegeven dat eenvoudige regels kunnen resulteren in enorme complexiteit. Waar het Pygmalionverhaal uitgaat van een scheiding tussen lichaam en geest, gaat AL uit van de idee dat geest (en leven) ontstaat uit een specifieke organisatie van materie. In zeventiende-eeuwse termen: Descartes versus Hobbes.

In de Amerikaanse opvatting ontstond AL in 1988 aan het Santa Fe Institute for Non-Linear Dynamics en wordt AL gekenmerkt door onderzoek van simulaties in afgesloten computerwerelden. In de Europese en Latijns-Amerikaanse opvatting van AL staat Franciso Varela's begrip autopoesis centraal en wordt vooral onderzoek gedaan naar de interactie tussen een entiteit en zijn omgeving. Heldere en uitgebreide beschrijvingen van AL-projecten kunnen gevonden worden in Silicon Second Nature. In dit boek brengt de antropoloog Stefan Helmreich de 'belief systems' van de AL-wetenschappers aan het Sante Fe Institute in kaart en onderwerpt de praktische, institutionele, culturele, politieke en emotionele dimensies van AL aan een kritisch onderzoek. Helmreich werkte zelf ook een paar jaar aan het SFI en is dus een insider.

Het exemplarische AL-project is ongetwijfeld Tierra, een computersimulatie om evolutie te bestuderen. Tierra werd geboren toen de Amerikaanse evolutionair bioloog Tom Ray in 1990 een 'self-replicating' programma losliet in een numeriek ecosysteem. In dat ecosysteem ontstonden 'digitale organismen', stukjes zich voortplantende code. Tierra moest zich gaan ontwikkelen tot een rijke ecologische omgeving met zo'n grote biodiversiteit aan digitale organismen dat we bruikbare algoritmen zouden kunnen oogsten. Hoewel de Cambrische explosie is uitgebleven, inspireert Tierra nog steeds tot dromen over de evolutie van machines, geschakelde computers die een collectieve intelligentie ontwikkelen en computervirussen die echt leven. In de onspectaculaire visualisatie van Tierra worden de verschillende soorten organismen gerepresenteerd door kleurige balkjes; de kleurverandering geeft een indicatie van de evolutie. Het spektakel van 'second silicon nature' speelt zich af op een niveau van voltages in processors.

De aanname is dat evolutie van zulke programmaatjes te vergelijken is met de evolutie van koolstofgebaseerd leven in de oersoep. Echt leven dus. Immers als leven een eigenschap is van wezens die bestaan uit genen, waarom zou het dan geen eigenschap kunnen zijn van zich voortplantende algoritmen, aan/uitpatronen in silicium? Dit is althans de opinie van de hardcore AL-vorsers, onder wie Tom Ray. De 'softies', een oudere generatie onderzoekers, houden het er op dat het simulaties zijn. Dus net niet helemaal echt.

Broekzakmonstertjes voor volwassenen
Het simuleren van evolutie is ook de basis van de populaire reeks Sim-games van Maxis, van SimCity, tot het ultieme poppenhuis The Sims. Ken Karakotsis, de maker van SimLife, noemde SimLife 'ALife for the masses' en hoopte dat men al spelend de samenhang in ecologische systemen zou leren begrijpen. De Unofficial SimLife Homepage formuleert het harder: 'Perform genetic engineering in the privacy of your own home', wat te vertalen is als 'kweek je eigen genetisch gemodificeerd voedsel'. Terwijl het in Tierra niet de bedoeling is om te manipuleren, ontlenen de Sim-games daaraan juist hun aantrekkelijkheid. De speler is niet alleen een godgelijke wetenschapper, die toekijkt wat er gebeurd als hij weer met de parameters van zijn schepping prutst, maar ook een vrolijke of duivelse biotechnoloog.

Karl Sims (niet te verwarren met de Sim-games) plaatste in 1994 simpele digitale wezentjes in een virtuele wereld met zwaartekracht. Omdat horizontale beweging beloond werd ontstonden er, na wat manipulaties, wezentjes die zich konden voortbewegen. Computergegenereerde blokjes maken gekke capriolen, zwemmen, kruipen en lijken op elkaar te reageren. Ze spreken de toeschouwer aan omdat die in hun bewegingen bepaalde gedragingen herkent. Het lijkt alsof deze wezentjes, geëvolueerd uit eenvoudige instructies, daadwerkelijk een eigen 'leven' leiden. In navolging van Karl Sims, ging ook Tom Ray virtuele huisdiertjes ontwikkelen. Zijn Aesthetically Evolved Virtual Pets leveren beelden op van mooie, grappige digitale wezentjes. Broekzakmonstertjes voor volwassenen.

Typisch mannelijk
Helmreich laat zien dat hoewel AL het denken over leven verandert, de witte wetenschappers van het Santa Fe Institute gebruik blijven maken van typisch mannelijke ideeën die de westerse wetenschap van oudsher kenmerken. In hun verhalen duiken steeds elementen op uit de joods-christelijke kosmologie, naast sciencefictionscenario's en Amerikaanse frontier-fantasieën. Dat klinkt alsof Helmreich uit is op een 'debunking' van AL door de mannelijke, heteroseksuele achtergronden ervan bloot te leggen. Dat is niet zo. Zijn stelling is dat er juist in AL nieuwe wegen open liggen die echter weinig betreden worden omdat vooral witte, heteroseksuele, mannelijke waarden bepalen hoe simulaties gemaakt en geïnterpreteerd worden.

Toch is het jammer dat Helmreich de kritische blik van het feminisme en het beste van participerende antropologie combineert met een voor Europese begrippen zo eendimensionale politieke correctheid, zoals blijkt uit het weinig doordachte blootleggen van de ideologische lading van het woordgebruik van AL-onderzoekers. Met een verfijndere analyse en wat meer oog voor de verhouding van de wetenschapper tot zijn 'schepping' zou het boek een minder makkelijk doelwit voor kwaadwillige criticasters zijn geweest. Want wie wil kan Helmreich verwijten puur reactionaire kritiek te bedrijven, niet passend bij de 'proactieve' AL en deze 'proactieve' tijden.

De meeste AL-wetenschappers beschouwen hun onderzoek het liefst als iets dat zich afspeelt in een a-culturele, a-politieke 'closed world'. Helmreich laat zien dat AL-simulaties echter nooit a-cultureel of a-politiek kunnen zijn, noch behorend tot een gesloten systeem. Hoe liberaal-kapitalistische waarden een computermodel insluipen en bepalen, blijkt uit zijn analyse van John Hollands Echo. Echo is een platform om evolutionaire processen in complexe systemen te onderzoeken, bijvoorbeeld de wapenwedloop of het ontstaan van geld. Echo werd de blauwdruk voor computersimulaties van economische markten. Economische vooroordelen die te maken hebben met bijvoorbeeld competitie en strijd, zijn in het systeem van Echo geprogrammeerd. Het gevolg is dat, hoewel 'oude' economische waarden in het model gestopt zijn, de 'nieuwe' economie met haar totale flexibilisering van de werknemer als evolutionaire noodzakelijkheid verschijnt. 'Economie als ecologisch systeem' is in deze modellen gelijk aan neo-darwiniaans vrijemarktkapitalisme.

Als modellen zich verspreiden in praktijken worden ze werkelijkheid. Inmiddels vormen AL-achtige computermodellen niet zelden de basis voor politieke en economische beslissingen. Het is dan des te belangrijker om te weten dat en hoe 'fitness' en 'optimalisatie' in het model geprogrammeerd zijn. Wie gelooft dat de modellen werkelijk één op één met de werkelijkheid wedijveren, moet zich afvragen wie de randvoorwaarden vaststelt en wie de 'glorierijke opmars van de globale vrije markt' een handje helpt.

Kunst
Helmreich heeft het niet over kunst, maar niets staat ons in de weg om Karl Sims en Tom Ray als kunstenaars te beschouwen. De vraag is dan hoe in hun werk de begrippen 'natuur' en 'technologie' gehanteerd worden. AL en kunst roept sowieso al snel een akelig new-agerig 'in algoritmen de schoonheid van de natuur nadoen' op. En ik vrees dat ook Sims' en Rays werk uiteindelijk steunt op een ouderwets, naïef onderscheid tussen natuur en technologie: hier de natuur en daar de technologie. Een simplistische scheiding tussen natuur enerzijds en technologie anderzijds is, zeker in tijden van grootschalige technologische manipulatie en mediatisering van natuur (denk aan het genetisch gemanipuleerde voedsel), niet vol te houden. Om te snappen wat er aan de hand is, moet het begrip 'natuur' gedenaturaliseerd worden. Wie in kunst met 'natuur' en 'technologie' werkt en niet daartoe overgaat, legt al gauw een verdachte sluier over de werkelijkheid.

De technologische kunst beweegt zich, min of meer gedwongen, in een veld waar allerlei maatschappelijk heikele kwesties uitgespeeld worden - van de beloofde zegeningen van UMTS, de copyright-strijd, en de alomtegenwoordigheid van camera's tot de sla met ratten-gen. Als ik nu genetica, biotechnologie, AI, economie, politiek en de netwerkcommunicatie, op een hoop gooi, is dat om te laten zien dat die gebieden in elkaar grijpen en zeer veel stof bieden voor netkunst, computerkunst, mediakunst, robotkunst. Wie met behulp van de computer alleen mooie plaatjes maakt, loopt het risico slechts aan entertainment te doen. Computergegenereerde beelden uit games en simulaties zijn adembenemend. Je kunt je blijven verbazen over het bestaan van zich voortplantende algoritmes. Maar waarom spreken beelden of concepten ons aan? Hopelijk niet alleen omdat we overdonderd zijn door de rekenkracht en programmeervirtuositeit van de makers. Gelukkig stellen Rays Aesthetically Evolved Virtual Pets in ieder geval nog de vraag waarom we ze aandoenlijk vinden, zij het bijna per ongeluk. Pas echt leuk wordt het als een kunstwerk de vragen stelt die, om Dirk van Weelden aan te halen, 'de kooplieden, politici, therapeuten en pretleveranciers' niet stellen. Ook de onbeantwoordbare.

Stefan Helmreich: Silicon Second Nature, Culturing Artificial Life in a Digital World, University of California Press, Berkeley & Los Angeles, 1998, ISBN 0 520 20799 8, 314 p.

literatuur en websites
AI in games: http://www.gameai.com/games.html.
Artificial Life: http://alife.org.
AL-software: http://alife.santafe.edu/alife/software/.
Rodney Brooks: Artificial life: From robot dreams to reality, Nature 406, 945 - 94, 2000, http://www.nature.com/nature.
George Dyson: Darwin amongst the Machines, Penguin, 1998.
Michael J. B. Krieger, Jean-Bernard Billeter, Laurent Keller: Ant-like task allocation and recruitment in cooperative robots, Nature 406, p. 992 - 995, 2000, http://www.nature.com/nature.
Life 3.0: http://www.telefonica.es/fat/vida3.
Publius Ovidius Naso: Metamorphoses, Harvard University Press, Cambridge Mass., 1976.
Simon Penny: The Darwin Machine, Artificial Life and Interactive Art, http://www.art.cfa.cmu.edu/Penny/texts/Darwin_Machine.html.
Ignacio Ramonet: Pokemon, Monde Diplomatique, augustus 2000, http://www.monde-diplomatique.fr.
Tom Ray: http://www.hip.atr.co.jp/~ray/.
Tom Ray's Aesthetically Evolved Virtual Pets: http://www.hip.atr.co.jp/~ray/pubs/alife7a/
Rhizome: http://www.rhizome.org.
Ken Rinaldo: http://www.cgrg.ohio-state.edu/~rinaldo/.
SimLife Unofficial Homepage: http://www.bensinclair.com/web/simlife.html.
Karl Sims: http://www.genarts.com/karl/ en http://www.biota.org/ksims/
Isabelle Stengers: God's Heart and the Stuff of Life, 1995.
Dirk van Weelden: Code en Code, in Jorinde Seijdel en Suzanne van der Ven: Trigger, suBK, 2000, p. 91-103.

some rights reserved
Arie Altena, 2000

index