- Schimmelburgers en eiwitshakes gemaakt van astronautenadem — de toekomst van ruimtevoedsel?
- Nieuwe spray-on smart skin herkent en interpreteert handbewegingen
- Met de Humane Ai Pin kun je AI overal mee naartoe nemen
- Deze next-level AI is gemaakt van menselijke hersencellen
- Nieuwe 3D-printtechniek kan objecten in het menselijk lichaam printen
Sciencefiction heeft ons al generaties lang gefascineerd en de grenzen van wat we dachten dat mogelijk was verlegd. Maar wat als we je vertellen dat de realiteit een snelle inhaalslag maakt en dat zelfs de meest fantasierijke sciencefictionverhalen daardoor binnenkort lang niet meer zo interessant zullen zijn? In dit artikel gaan we het hebben over vijf baanbrekende tech-ontwikkelingen die sciencefiction overtreffen, menselijke innovatie tot een hoogtepunt brengen en de manier waarop we leven, werken en onze vrije tijd doorbrengen volledig zullen transformeren.
1. Schimmelburgers en eiwitshakes gemaakt van astronautenadem — de toekomst van ruimtevoedsel?
De ruimte veroveren is al decennialang een droom voor de mensheid. In 1969 landde de maanlander van de Apollo 11-missie op het maanoppervlak en zette Neil Armstrong als eerste mens ooit voet op de maan. Vervolgens bouwden we in 1998 het internationale ruimtestation ISS, dat tot op de dag van vandaag operationeel is. Andere planeten in het zonnestelsel zijn tot nu toe echter buiten ons bereik gebleven. Dit komt deels doordat geen van die planeten een atmosfeer heeft die leven kan ondersteunen, wat betekent dat je er ook geen voedsel kunt verbouwen. Hoe moeten astronauten dan eten als zij ruimtereizen maken? Tot nu toe was de enige oplossing om genoeg voedsel mee te nemen voor de duur van de missie. Maar wat als je een verder weg gelegen planeet wilt bezoeken, zoals Mars? Het grootste probleem met het voorverpakte voedsel dat momenteel tijdens bemande missies naar de ruimte wordt gebruikt, is dat het niet erg lang houdbaar is — hoogstens achttien maanden. Dit betekent dat een missie naar bijvoorbeeld Mars op dit moment helemaal uitgesloten zou zijn, omdat er geen manier is om astronauten van een vaste voedselbron te voorzien. Om dit probleem op te lossen, lanceerde NASA in 2021 de Deep Space Food Challenge. Voor deze wedstrijd werden bedrijven uitgenodigd om ideeën te presenteren voor innovatieve voedselsystemen die een bemanning van vier in totaal drie jaar van voedsel zouden kunnen voorzien. Van de 200 bedrijven die oorspronkelijk meededen aan de wedstrijd, werden er begin dit jaar 11 geselecteerd om door te gaan naar de tweede fase. De selectie werd vervolgens verder teruggebracht tot slechts acht namen, die doorgaan naar de derde en laatste fase die in 2024 zal worden afgerond.
Een van de acht finalisten is de in New York gevestigde Air Company. Het bedrijf heeft een systeem ontwikkeld dat de door de bemanning gegenereerde koolstofdioxide kan omzetten in alcohol. De alcohol wordt vervolgens aan gist toegevoegd om voedsel te kweken dat volgens het bedrijf vergelijkbaar is met een eiwitshake die gemaakt is van seitan, een veganistische vleesvervanger. “Het is voedsel maken van lucht”, vertelt Stafford Sheehan, medeoprichter en chief technology officer van Air Company. “Het klinkt als magie, maar in de praktijk is het veel eenvoudiger. We combineren CO2 met water en elektriciteit en maken eiwitten”. Een andere finalist, het in Florida gevestigde Interstellar Lab, ontwikkelde een modulair bioregeneratief systeem met de naam NUCLEUS, dat kan worden gebruikt om paddenstoelen, insecten en microgroenten in de ruimte te kweken. Het systeem bestaat uit een set stapelbare capsules ter grootte van een broodrooster, die elk hun eigen vochtigheids-, temperatuur- en bewateringssysteem hebben, waardoor ze volledig autonoom zijn. Bovendien wordt het systeem grotendeels door AI bestuurd. De astronauten hoeven zich maar drie tot vier uur per week bezig te houden met zaaien, snoeien en cultiveren. En het in Zweden gevestigde Mycorena ontwikkelde een systeem dat gebruikmaakt van de fermentatie van schimmels om een soort eiwit te produceren dat mycoproteïne wordt genoemd. Naast een eiwitgehalte van 60 procent, waardoor het een uitstekend alternatief is voor dierlijke of plantaardige bronnen, is mycoproteïne ook rijk aan vezels, vitamines en voedingsstoffen en heeft het een zeer laag vet- en suikergehalte. Hoewel de smaak niet om over naar huis te schrijven is, kun je er wel smaakstoffen of kruiden aan toevoegen om het enigszins acceptabel te maken. De bijgevoegde 3D-printer print de schimmel vervolgens in een vorm die lijkt op het voedsel dat de astronauten willen eten. “Je kunt van een scherm kiezen en bijvoorbeeld kipfilet selecteren”, zegt Kristina Karlsson, hoofd onderzoek en ontwikkeling van het bedrijf.
2. Nieuwe spray-on smart skin herkent en interpreteert handbewegingen
Onderzoekers van Seoul National University en Stanford University hebben een nieuw soort slimme huid ontwikkeld die de beweging van menselijke handen kan detecteren en kan ontcijferen of de persoon op een telefoon of toetsenbord typt, gebarentaal gebruikt of gewoon een voorwerp in zijn handen houdt. Het systeem bestaat uit twee hoofdcomponenten. Het eerste is een gaas dat gemaakt is van miljoenen zilveren nanodraden met een goudcoating, ingebed in polyurethaan plastic. Het gaas wordt met behulp van een draagbaar apparaat rechtstreeks op de buitenkant van iemands hand geprint. Daar controleert het ‘gaas’ op kleine veranderingen in elektrische weerstand die worden veroorzaakt door het stretchen van de huid. Het nanodraadnetwerk wijst aan elke beweging van de hand een uniek signaalpatroon toe, dat vervolgens draadloos naar het tweede onderdeel van het systeem wordt doorgestuurd: een machine-learning model. Hier gaat de AI verder met het in kaart brengen van de patronen voor specifieke fysieke taken en gebaren die verband houden met bepaalde hand- en vingerbewegingen. Op deze manier kan de AI herkennen wat de persoon aan het doen is.
Het nieuwe systeem biedt oplossingen voor een aantal beperkingen van bestaande bewegingsherkenningstechnologie. Bij deze bestaande technologie zijn bijvoorbeeld omvangrijke draagbare apparaten of meerdere motion-capture-camera’s nodig om menselijke bewegingen vanuit elke hoek vast te leggen. Bovendien is de bestaande technologie gevoelig voor fouten en belemmeren objecten in de omgeving vaak het zicht op de persoon waarvan de bewegingen vastgelegd en geanalyseerd (moeten) worden. Een ander probleem is dat voor bestaande motion-capture-software grote hoeveelheden trainingsgegevens nodig zijn die handmatig gelabeld moeten worden. “We hebben geprobeerd een systeem voor gebarenherkenning te creëren dat compact genoeg is qua vorm en aanpasbaar genoeg is dat het — zelfs met beperkte gegevens — voor vrijwel elke gebruiker en allerlei soorten taken werkt”, vertelt Sungho Jo, een professor aan het Korea Advanced Institute of Science and Technology. Hoewel gaming en virtual reality de meest voor de hand liggende toepassingen van de nieuwe technologie zijn, kan het ook voor allerlei andere doeleinden gebruikt worden. Zo zou je met deze technologie door middel van gebaren met anderen of met machines kunnen communiceren en chirurgen zouden er medische apparaten op afstand mee kunnen bedienen.
3. Met de Humane Ai Pin kun je AI overal mee naartoe nemen
De in San Francisco gevestigde startup Humane heeft onlangs zijn eerste product onthuld, de Humane Ai Pin. De pin wordt door het bedrijf beschreven als “een verbonden en intelligent draagbaar apparaatje voor op je kleding dat gebruikmaakt van sensoren om contextuele en ambient computing-interacties mogelijk te maken”. Je kunt de Ai Pin op je borstzak klikken, waar hij met een simpele tik kan worden geactiveerd. Het apparaatje kan allerlei taken uitvoeren, zoals je telefoon opnemen of een oproep plaatsen, e-mails en agenda-uitnodigingen samenvatten en gesprekken vertalen. Het kan in feite alles dat een smartphone kan. De Ai Pin heeft ook een camera en computergestuurde software, waarmee het objecten in zijn omgeving kan identificeren. Met behulp van de ingebouwde projector en dieptesensor kan de pin daarnaast een interactieve interface op nabijgelegen oppervlakken projecteren, zoals de palm van een hand of het oppervlak van een tafel. “Onze Ai Pin biedt mensen de mogelijkheid om AI overal mee naartoe te nemen en een nieuw tijdperk van persoonlijk mobiel computergebruik te ontsluiten dat naadloos en schermloos is en zelfs kan ‘voelen’”, zeggen Imran Chaudhri en Bethany Bongiorno, mede-oprichters van Humane. Het apparaat wordt ontwikkeld in samenwerking met Qualcomm Technologies en aangedreven door een naamloze chip uit de Snapdragon-familie van het bedrijf. Bovendien zal ook de generative AI-technologie van OpenAI in de pin geïntegreerd zijn, hoewel het nog niet duidelijk is in welke vorm. Zou deze nieuwe technologie het einde van smartphones kunnen inluiden? De tijd zal het leren.
4. Deze next-level AI is gemaakt van menselijke hersencellen
Terwijl generative AI de krantenkoppen blijft halen, wordt er binnenkort misschien een nog verbluffender versie van kunstmatige intelligentie op de wereld losgelaten — eentje gemaakt van menselijke hersencellen. Een team van onderzoekers van de Johns Hopkins University heeft onlangs een wetenschappelijk artikel gepubliceerd waarin ze een nieuw soort biologische hardware beschrijven — organoïde intelligentie (OI) — die gemaakt is met behulp van 3D-culturen van menselijke hersencellen. Deze in het laboratorium gekweekte culturen, ook wel hersenorganoïden genoemd, bevatten neuronen, waardoor ze bepaalde hersenfuncties kunnen repliceren, bijvoorbeeld hersenfuncties die verantwoordelijk zijn voor leren en geheugen. Hoewel de technologie zich nog in een zeer vroeg stadium van ontwikkeling bevindt, zouden we er uiteindelijk veel efficiëntere computers mee kunnen bouwen. “De visie van OI is om met de kracht van het biologische systeem vooruitgang te boeken op het gebied van levende wetenschappen, bio-engineering en informatica”, vertelt Lena Smirnova, een onderzoeker bij JHU en een auteur van het artikel. “Als we kijken naar hoe efficiënt het menselijk brein werkt bij het verwerken van informatie, leren enz., is het verleidelijk om dat te vertalen en te modelleren om een systeem te creëren dat sneller en efficiënter kan werken dan de huidige computers”.
Hoewel computers — als het om rekenen gaat — verreweg superieur zijn aan mensen, kan het menselijk brein nog steeds beter leren en heeft het een beter geheugen. Zo kan het gemiddelde menselijke brein ongeveer 2500 terabyte aan informatie opslaan en de gemiddelde personal computer duizend keer minder dan dat. Het menselijk brein heeft ook veel minder energie nodig om zijn berekeningen uit te voeren. Laten we dit eens in perspectief plaatsen. Om het geheugen en de verwerkingskracht van het menselijk brein na te bootsen, zou een computer ongeveer 1 gigawatt aan stroom nodig hebben — ongeveer dezelfde hoeveelheid stroom die door een kerncentrale wordt geproduceerd. “We bereiken de fysieke limieten van siliciumcomputers omdat we niet meer transistors in een kleine chip kunnen stoppen”, zegt Thomas Hartung, een onderzoeker bij JHU en een van de auteurs van het onderzoek. “Maar het menselijk brein is totaal anders ‘bedraad’. Het heeft ongeveer 100 miljard neuronen die via meer dan 1015 verbindingspunten met elkaar verbonden zijn. Het is een enorm krachtverschil ten opzichte van onze huidige technologie”. Naast het helpen bouwen van efficiëntere computers, zou deze baanbrekende ontwikkeling ook medische toepassingen kunnen hebben, zoals farmaceutische testen, of inzicht kunnen geven in verschillende neurologische ontwikkelingsstoornissen en neurodegeneratieve aandoeningen.
5. Nieuwe 3D-printtechniek kan objecten in het menselijk lichaam printen
Al jaren wordt 3D-printtechnologie in de geneeskunde gebruikt om medische implantaten te maken die specifiek op de individuele behoeften van patiënten zijn afgestemd. Hoewel deze implantaten de levenskwaliteit van veel mensen enorm hebben verbeterd, brengen ze toch bepaalde risico’s met zich mee. Om de apparaten te implanteren, moeten patiënten vaak een operatie ondergaan, wat niet alleen een lange hersteltijd met zich meebrengt, maar patiënten ook blootstelt aan het risico op infectie. Bovendien bestaat altijd de mogelijkheid dat het lichaam het implantaat afstoot. Maar wat als er een manier was om de operatie helemaal achterwege te laten en de implantaten rechtstreeks in het lichaam van de patiënt te printen? Een team van onderzoekers van Concordia University heeft een nieuwe 3D-printtechniek ontwikkeld met de naam direct sound printing, waarbij gerichte geluidsgolven gebruikt worden om objecten op afstand te printen. Om te demonstreren hoe de techniek werkt, vulden de onderzoekers containers met vloeibare hars en plaatsten deze aan de andere kant van een stuk varkenshuid, -spier en -vet. Door gefocuste geluidsgolven te gebruiken, die door ondoorzichtige vaste stoffen kunnen gaan, konden ze vervolgens de druk in kleine belletjes in de hars veranderen.
“We ontdekten dat als we een bepaald type echografie met een bepaalde frequentie en kracht gebruiken, we zeer lokale, zeer gefocuste chemisch reactieve gebieden kunnen creëren”, vertelt hoofdauteur Mohsen Habibi. “Kortom, de bellen kunnen worden gebruikt als reactoren om chemische reacties aan te drijven en vloeibare hars in vaste stoffen of halfvaste stoffen om te zetten”. Hoewel er nog een lange weg te gaan is voordat deze technologie klaar is voor toepassingen in de echte wereld, kan het in de toekomst potentieel worden gebruikt om medische implantaten rechtstreeks in het lichaam van de patiënt te printen zonder dat er een operatie nodig is. Het valt echter nog te bezien welk niveau van complexiteit met deze technologie kan worden bereikt, aangezien de objecten die voor de doeleinden van het onderzoek zijn gemaakt nogal eenvoudig waren. De techniek zou bovendien niet van toepassing zijn op alle soorten implantatieprocedures. In het geval van een knie-implantaat zouden artsen bijvoorbeeld nog steeds een operatie moeten uitvoeren om beschadigd bot te verwijderen. Desalniettemin zou deze innovatieve techniek een game-changer kunnen zijn voor ingrepen waarbij voor implantatie niet eerst iets uit het lichaam hoeft te worden verwijderd.
Een laatste overweging
Digitale technologie ontwikkelt zich in een verbazingwekkend tempo en brengt ons dichter bij een toekomst die ooit alleen in sciencefiction mogelijk was. De vijf baanbrekende ontwikkelingen die in dit artikel zijn besproken, bieden een kijkje in een wereld waarin het buitengewone gewoon wordt en het onvoorstelbare werkelijkheid. Van de productie van voedsel voor astronauten tijdens langdurige ruimtemissies tot nieuwe 3D-printtechnieken die objecten op afstand kunnen construeren — deze verbluffende innovaties kunnen een breed scala aan sectoren volledig transformeren. Nu deze opmerkelijke ontwikkelingen zich blijven ontvouwen, zal ook de grens tussen sciencefiction en realiteit blijven vervagen, waardoor de manier waarop we leven, werken en omgaan met de wereld om ons heen volledig zal veranderen. En met elke nieuwe doorbraak komen we steeds meer in een wereld terecht die ooit alleen in onze verbeelding bestond.
