Samenvatting
De industriële robots van nu zijn meesters in routineklussen, maar met hun strakke, mechanische en koude uiterlijk blijven het vooral machines. De nieuwe generatie robotica verandert dat. Dankzij baanbrekende technologie gaan ze opeens echt op mensen lijken. En meer dan dat: ze kunnen menselijke vaardigheden niet alleen nabootsen, maar gaan ze ruimschoots overtreffen.
- Onderzoekers van Columbia University hebben tactiele sensoren gemaakt waarmee robots voorwerpen heel precies kunnen ‘voelen’.
- Met WildFusion-technologie kunnen robots door complex terrein navigeren door zicht, geluid en tastzin te combineren.
- Door levende huid en zachte robotica vervagen de grenzen tussen zoogdieren en machines.
- De wereldwijde robotica-markt groeit naar verwachting van zo’n 72 miljard dollar in 2025 naar rond de 150 miljard dollar in 2030.
- Investeringsbank Goldman Sachs schat dat wel 300 miljoen banen verloren kunnen gaan of ingrijpend kunnen veranderen door AI en robotica.
Houd je dus vast! De combinatie van deze technologieën belooft een toekomst waarin robots mensen niet alleen helpen, maar ons verrassen met nooit eerder geziene capaciteiten. We staan op de drempel van grote veranderingen die impact gaan hebben op van alles, van de fabrieksvloer tot de zorgsector, ons leven thuis, én onze relatie met kunstmatige wezens.
Robots maken zich in tal van sectoren al onmisbaar, van de assemblagelijnen die auto’s bouwen tot de chirurgische bots die assisteren bij moeilijke operaties. En toch zijn robots eigenlijk verrassend beperkt in wat ze kunnen. De meeste robots van nu zijn niet meer dan geavanceerde hulpmiddelen die voor heel specifieke taken zijn gebouwd. Het zijn vaak logge, industriële gedrochten met stijve, geprogrammeerde bewegingen. Hoewel ze uitblinken in klussen die zich steeds herhalen, zoals het lassen van auto-onderdelen of het stapelen van dozen, hebben ze moeite met alles wat aanpassingsvermogen, creativiteit of een beetje probleemoplossing vereist. Hun bewegingen zijn mechanisch en voorspelbaar, hun ‘zicht’ is beperkt tot camera’s en sensoren, en hun ‘denken’ is niet meer dan een reeks voorgeprogrammeerde regels.
Althans, zo was het tot voor kort. Door de allernieuwste doorbraken op het gebied van AI, geavanceerde materialen en sensortechnologie is er een nieuwe generatie robots aan het ontstaan die steeds meer op mensen lijken en veel complexere dingen kunnen doen. We zien humanoïde robots die op een griezelig natuurlijke manier lopen, robothanden die dingen kunnen pakken met de behendigheid van een chirurg, en gezichten die emoties kunnen laten zien die ons in ons hart raken. Ze beginnen te lopen, te praten en maken contact met de wereld op manieren die tien jaar geleden nog niet echt voor mogelijk werden gehouden. Er komt een dag dat robots niet alleen net zo goed zullen zijn als mensen, maar ons in bijna elk opzicht gaan overtreffen. Ze worden sterker, sneller, nauwkeuriger en slimmer dan de mens. De vraag is dus niet óf dit gaat gebeuren, maar wanneer, en wat dit voor ons betekent.
Robots met tastzin
Robots kunnen nu uitgerust worden met een tastzin die zo verfijnd is dat ze eieren kunnen oppakken zonder ze te breken.
Wat een wonderlijke instrumenten zijn menselijke handen toch. Neem zoiets simpels als het oppakken van een wijnglas: we voelen feilloos aan hoeveel druk er nodig is om het vast te pakken zonder het in duizend scherven te laten breken. We voelen ook de textuur van een stof, het gewicht van een voorwerp, of de warmte die ergens van afstraalt. Robots moesten het lange tijd zonder deze gaven stellen. Maar dat is verleden tijd. Een onderzoeksteam van de Columbia Universiteit heeft het baanbrekende 3D-ViTac-systeem ontwikkeld. Dit innovatieve systeem voorziet robotvingers van geavanceerde tactiele sensoren. Deze sensoren, die eruit zien als huid, zetten de kleinste drukverschillen om in elektrische signalen; een nabootsing van hoe de zenuwuiteinden van mensen werken. Het resultaat? Robots die tijdens het vastgrijpen exact kunnen bepalen hoeveel kracht nodig is, en die uiterst delicate voorwerpen, zoals een vers ei of een rijpe druif, op kunnen pakken zonder ze te pletten.
Met tactiele feedback kunnen robots dingen doen die niet mogelijk waren met alleen ‘zicht’. Een robot kan nu voelen wanneer iets wegglijdt en meteen zijn grip aanpassen, of het verschil voelen tussen bijvoorbeeld een zacht knuffeltje en een schroevendraaier. “Deze doorbraak zorgt er ook voor dat robots beter en sneller kunnen omgaan met dingen die niet helemaal zichtbaar zijn,” vertelt Binghao Huang, projectleider en promovendus bij Columbia Engineering. “Nu er steeds meer vraag is naar humanoïde robots die bij huishoudelijke taken helpen, biedt ons tweehandige systeem met tactiele sensoren een veelbelovende oplossing voor dat soort klusjes.”
Het in Vancouver gevestigde roboticabedrijf Sanctuary AI heeft zijn Phoenix humanoïde robots al uitgerust met soortgelijke sensoren. Hierdoor kunnen ze in fabrieken en magazijnen ingewikkelde taken, waarbij ze dingen moeten aanraken, uitvoeren. “Zonder tactiele vermogens, nemen de robots uitsluitend op basis van beeld waar, wat de reactietijden kan vertragen en de efficiëntie vermindert,” zegt Dr. Jeremy Fishel, onderzoeker bij Sanctuary AI. “De nieuwe sensoren lossen dit op door in realtime terugkoppeling te geven wanneer iets aangeraakt wordt.” Geavanceerde haptiek zorgt ervoor dat de robots een tastzin hebben die lijkt op die van mensen. Hierdoor kunnen ze preciezer werken en veiliger met mensen samenwerken doordat ze je waarnemen voordat ze je zien (zodat je niet per ongeluk door ze geplet wordt). Ook kunnen ze allerlei voorwerpen autonoom hanteren. Door dit nieuwe zintuig kunnen robots ingezet worden in omgevingen waar het donker is, zoals bij het in elkaar zetten van onderdelen binnenin machines of bij het uitvoeren van medische ingrepen.
De wereld zintuiglijk beleefd
Robots leren de wereld met meerdere zintuigen tegelijk waar te nemen; hun omgevingsbewustzijn wordt beter dan het onze.
De menselijke waarneming is eigenlijk een prachtig samenspel van zintuigen. We hebben volgens de nieuwste wetenschappelijke inzichten minstens tien zintuigen, en misschien wel 33. Wat we met die zintuigen waarnemen (zoals zien, horen, voelen, ruiken) combineren we om een compleet beeld van onze omgeving te krijgen. Robots daarentegen gebruiken meestal maar één zintuig, het ‘zicht’ via camera’s of laserscanners, om hun weg te vinden en beslissingen te nemen. In een gecontroleerde omgeving werkt dit prima, maar niet in het echte leven. Om daar iets aan te doen, werken onderzoekers aan de ontwikkeling van multisensorische fusiesystemen. Daarmee kunnen robots veel completer waarnemen.
Duke University (in het Amerikaanse North Carolina) heeft WildFusion ontwikkeld, een systeem dat vierpotige robots ‘zintuigen’ geeft om door dichte natuur te navigeren. Hoe ze dat voor elkaar krijgen? Door de scherpte van 3CCD-camera’s en de precisie van LiDAR te combineren met iets unieks: de trillingen die via microfoons op de voeten worden geregistreerd én de feedback van krachtsensoren in de poten. Terwijl de robot een bos doorkruist, ‘hoort’ hij het gekraak van bladeren, ‘voelt’ hij de stevigheid van de grond onder zijn voeten, en ‘ziet’ hij obstakels zoals boomstammen of rotsen. Alle zintuiglijke informatie van de robot wordt door slimme AI-encoders verwerkt en samengevoegd tot een complete 3D-kaart van de omgeving. Als dichte begroeiing het zicht belemmert, schieten de trillings- en krachtsensoren te hulp. Ze laten de robot ‘voelen’ hoe het terrein is en waar hij veilig kan stappen. “WildFusion luidt een nieuw tijdperk in voor robotnavigatie en 3D-mapping,” vertelt professor Boyuan Chen, die het project leidde. “Robots kunnen er veiliger mee functioneren in ongestructureerde, onvoorspelbare omgevingen zoals bossen, rampgebieden en ruig terrein.”
Het multisensorische systeem lost dus het probleem op dat robots voorheen nogal onhandig maakte. Robots die maar één zintuig tot hun beschikking hebben worden hulpeloos wanneer dat zintuig in de problemen komt. Denk aan een camera-afhankelijke robot die in de mist verdwaalt, of een lidar-afhankelijk systeem dat moeite heeft met transparante oppervlakken zoals glas. Door het gelijktijdig kunnen verwerken van meerdere sensorische inputs blijven robots, ook wanneer sommige sensoren niet goed werken, functioneel. Deze sensortechnologie staat nog maar aan het begin. De robots van de toekomst zouden best eens zo goed toegerust kunnen worden dat ze de menselijke beperkingen overstijgen. Denk bijvoorbeeld aan het verwerken van informatie uit voor ons onzichtbare elektromagnetische golven, of het detecteren van trillingen die buiten ons gehoorbereik liggen. Ze kunnen dan signalen oppikken uit elektromagnetische spectra die wij niet waarnemen, of vibraties detecteren die ons gehoor te boven gaan.
“De robotassistent van de toekomst moet niet alleen zware dingen kunnen dragen, maar ook iemand een knuffel kunnen geven of een hand kunnen schudden.”
Robert Katzschmann, professor aan ETH Zurich
De grens tussen mens en machine vervaagt
Dankzij ontwikkelingen in zachte robotica beginnen robots nu echt op mensen te lijken.
Je zou zomaar kunnen denken dat het strakke, mechanische uiterlijk waar robots vanouds door gekenmerkt worden, een esthetische keuze is. Maar niets is minder waar. Het is een gevolg van de beperkingen van robottechnologie. Harde metalen verbindingen en zware aandrijvingen hebben ervoor gezorgd dat robots zich weliswaar met nauwkeurige, mechanische bewegingen voortbewegen, maar het ontbreekt ze aan de natuurlijke souplesse en de zachte aanraking die zo kenmerkend zijn voor levende wezens. Dat begint nu te veranderen, met onderzoekers die wereldwijd aan zachte robotsystemen werken.
Aan de Technische Hogeschool (ETH) Zürich heeft een team van onderzoekers onder leiding van Robert Katzschmann het eerste robotbeen ontwikkeld dat wordt aangedreven door elektrohydraulische kunstmatige spieren. In plaats van zware motoren wordt het been aangestuurd door zachte, met vloeistof gevulde aandrijvingen (in feite met olie gevulde elastische zakjes met elektroden) die samentrekken en uitzetten zoals echte spiervezels. Dit zorgt voor vloeiendere, mensachtige bewegingen en een veel betere energie-efficiëntie. Dankzij de kunstmatige spieren kan het robotbeentje bijna 13 cm hoog springen (ongeveer 40% van zijn lengte) en zich moeiteloos door verschillende terreinen bewegen, waaronder gras, zand en rotsen. Nog belangrijker is dat robots met een zachte constructie veel veiliger zijn in de buurt van mensen. “Conventionele robots met stijve metalen gewrichten kunnen gevaarlijk zijn als ze op je vallen” legt Katzschmann uit. “De robotassistent van de toekomst moet niet alleen zware dingen kunnen dragen, maar ook iemand een knuffel kunnen geven of een hand kunnen schudden.”
Ook onderzoekers van de Universiteit van Tokio timmeren hard aan de weg bij het mensachtiger maken van robots. Ze hebben met succes ‘levende huid’ uit het lab op een robotframe aangebracht, waardoor robots opeens een griezelig echt menselijk gezicht krijgen. De kunsthuid, compleet met collageen en levende cellen, hecht aan het metalen oppervlak via een geperforeerde onderlaag die gebaseerd is op de ligamenten van de menselijke huid. Wat het nog fascinerender maakt, is wat er gebeurt als de huid beschadigd raakt: de cellen regenereren zichzelf om kleine wondjes te dichten, net zoals de menselijke huid dat doet. “Nu we dit kunnen, krijgen robots dankzij levende huid allerlei nieuwe mogelijkheden,” zegt professor Shoji Takeuchi, die het team leidt. “Zelfherstel is een grote stap… Biologische huid herstelt kleine scheurtjes net als onze huid, en er kunnen bijvoorbeeld zenuwen en andere huidorganen worden toegevoegd voor tastzin.”
Wat de toekomst in petto heeft
De experts zijn het erover eens: robots komen razendsnel, en tegen 2030 zal de wereld er heel anders door uitzien.
Wat betekent dit voor de toekomst van onze samenleving? Tech-analist Rob Toews voorspelt dat er in 2030 meer dan honderdduizend humanoïde robots in de echte wereld zullen rondlopen. Doordat AI steeds beter wordt, is Toews ervan overtuigd dat humanoïden uit de R&D-labs tevoorschijn zullen komen en in allerlei echte omgevingen, zoals magazijnen, winkels en misschien zelfs openbare ruimtes, aan de slag zullen gaan. Demis Hassabis, de directeur van DeepMind, denkt dat AI binnen vijf jaar net zo slim zal zijn als mensen. In 2030 zou dit kunnen leiden tot een ‘tijdperk van overvloed’, waarin het meeste werk door AI-aangestuurde robots wordt gedaan en mensen zich kunnen bezighouden met… werk dat fysiek niet zo zwaar of eentonig is.
Bereid je dus maar voor op een economische aardverschuiving. Door de sprongen die er in de robotica gemaakt worden, gaan heel wat sectoren er in de komende tien jaar volledig anders uitzien. De wereldwijde robotica-markt groeit naar verwachting van ongeveer 72 miljard dollar in 2025 naar zo’n 150 miljard dollar in 2030. De impact op de arbeidsmarkt? Die kan diepgaand zijn. McKinsey & Company voorspelt in hun ‘toekomst van werk’-analyse dat tegen 2030 zo’n 30% van de werkuren in de Amerikaanse economie geautomatiseerd kan zijn. Vooral routinewerkzaamheden in de productie, transport en horeca zullen door robots worden overgenomen.
Investeringsbank Goldman Sachs spant de kroon als het op sombere voorspellingen aankomt door een toekomstbeeld te schetsen waarin maar liefst 300 miljoen banen verloren kunnen gaan of ingrijpend kunnen veranderen door AI en robotica. Deze verwachtingen houden echter geen rekening met de nieuwe banen die door geavanceerde robotica zullen ontstaan. Robots met geavanceerde sensoren en zachte lichamen vragen om nieuwe vormen van onderhoud, training en integratie. De verschuiving naar servicerobotica – machines die naast mensen werken in plaats van mensen te vervangen – duidt op een toekomst waarin samenwerking tussen mens en robot de norm wordt in plaats van de uitzondering.
En dan zien we een wereld waarin ‘cobots’ (collega robots) heel normaal worden. In ziekenhuizen voeren chirurgische robots incisies uit met vaste hand. Cobots steriliseren instrumenten, vervoeren materiaal en ontlasten zo het personeel. In de bouw metselen ze hele gebouwen zonder rugklachten te krijgen. En in de landbouw planten ze het zaad en oogsten ze de gewassen zonder moeite te hebben met werken in de vroege uurtjes of onder de hete zon. In de energiesector inspecteren ze windturbines en energiecentrales; ze begeven zich op gevaarlijke plekken en houden werknemers van vlees en bloed dus veilig. En wie weet bakken ze straks thuis jouw omeletje als je een keer wat ziekjes op bed ligt.
Conclusie
De baanbrekende robotica-technologieën – denk aan geavanceerde tastzin, multisensorische waarneming, levende, zelfhelende huid, intelligentie en ‘lichaamsbewustzijn’ – staan niet op zichzelf. Door ze te combineren ontstaan er robots die de oude beperkingen ontstijgen. Wanneer robots de textuur van stof kunnen voelen, het geluid van naderende voetstappen herkennen, hun eigen wonden kunnen genezen en leren door fysieke ervaring, houden ze op zomaar een hulpmiddel te zijn en worden ze iets heel anders.
We staan aan het begin van een nieuwe vorm van intelligentie, een die rekenkracht combineert met ‘zintuigen’, mechanische precisie met biologische flexibiliteit. Deze nieuwe generatie robots voert niet alleen maar taken uit; ze snappen de context, passen zich aan veranderende omstandigheden aan en communiceren vlotjes met mensen. De vraag is niet óf robots ooit net zo goed zullen worden als mensen, maar hoe snel ze ons zullen overtreffen. En dat roept vragen op over ons werk in de toekomst, zingeving, en wat het betekent om mens te zijn, in een tijd waarin onze eigen uitvindingen ons op alle fronten voorbij kunnen gaan schieten.
