De ziel kan zonder DNA BIO-INFORMATICA

Kan een computer een ziel hebben? De kunstmatige intelligentie is er nooit in geslaagd van die vraag een dringende te maken: daarvoor moet een programma meer kunnen dan goed schaken. Nu duikt een ander vakgebied in die leemte. Kan een mierenhoop een ziel hebben? Of een computerprogrammaatje dat al tevreden is als het zich kan voortplanten? Bestaat er kunstmatig leven? Vandaag houdt het Studium Generale van de Erasmus Universiteit Rotterdam de manifestatie Kunstmatig leven: over Virtual Reality and Artificial Life. Vanaf 10.00 uur, Burg. Oudlaan 50. Artificial life, the quest for a new creation, door Steven Levy, Pantheon Books, New York. Wat is leven? Een cultuurgeschiedenis van de biologie, door H. C. D. de Wit, Prometheus, Amsterdam.

BAS DEN HOND

Wat daar op tafel staat, in de kleine werkplaats van Lithp Systems in Purmerend, is speelgoed en toch geen speelgoed. Het kleine robotje is door Van Lith in elkaar geknutseld omdat hij daar plezier in heeft. Ondernemer als hij is -hij hield zich als een van de eersten in Nederland met de praktische toepassing van kunstmatige intelligentie bezig - denkt hij nog wel eens een koppoteling aan een pretpark te verkopen, maar dat heeft de tijd.

Ondertussen is het metalen mannetje wel geinspireerd door een bezoek aan een robotlaboratorium van de Nasa. Van Lith is kind aan huis bij de groep robotici van de Vrije Universiteit in Brussel. En echt staan, meent hij te weten, op een been of twee, kan op de wereld alleen deze.

“In Japan is er een robot die op twee voeten loopt, maar die heeft enorme voeten, die kan niet omvallen”, somt hij op. “Een andere Japanse robot loopt op stelten. Dat lijkt moeilijker, maar hij kan dus niet stilstaan. En op het MIT is er een die hupt. Daar zijn ze begonnen met een robot met een been, toen twee, en toen vier. Dat ding kan draf, galop, allerlei gangen. Met twee benen beheerst hij de flip. Maar gewoon stilstaan, in dynamisch evenwicht, dat kan alleen deze.”

Om dat te kunnen heeft het robotje van Van Lith geen bijstand van een grote computer nodig. De in zijn chips vastgelegde gedragslijn is allersimpelst: als een van de acht sensoren, vier per voet, een verhoging van de druk meldt, symptoom van het eerste begin van omvallen, dan draaien motortjes die voet zo, dat die druk nog wat verder toeneemt, en houden dat vol tot de druk weer afneemt: door de tegendruk zwaait het lichaam immers weer overeind.

Het staan gaat dus eerder reflexmatig dan bedachtzaam. Maar juist dat bezorgde dit blik tijdens het uitvoeren van zijn enige kunstje een soort menselijke gratie. Het soort dat je wel meer ziet in het vakgebied waar dit robotje uit stamt: kunstmatig leven.

In het schemerdonker van de conferentiezaal in Boston zag je het gemakkelijk voor je: Thomas Ray, zittend tegen een boom in het stukje Costaricaans regenwoud dat hij te bestuderen had, balend van het leven om hem heen. Niet dat het niet mooi was, vertelde hij zijn toehoorders, bezoekers van de jaarvergadering van de American Association for the Advancement of Science begin dit jaar. Maar het was te langzaam.

“Het leukste aan de biologie vond ik de evolutie van al die levensvormen. Maar juist die kon je niet direct waarnemen. En toen bedacht ik dat je processen als voortplanting, overerving en mutatie ook zou kunnen toepassen op computerprogramma's. Het computergeheugen waarin ze bestaan is hun milieu, de processortijd die nodig is om ze te draaien is hun energie.”

Sindsdien verdeelt hij zijn tijd tussen vlinders vangen in Costa Rica, of wat een traditionele bioloog ook maar doet, en programma's schrijven voor een speciaal computersysteem dat hij Tierra doopte: Aarde.

Ray was daarmee toegetreden tot de kleine maar spraakmakende groep onderzoekers die zich de laatste tien jaar hebben beziggehouden met het nadoen van levensprocessen in mechanische of digitale vorm. Artificial life of a-life noemen ze hun vakgebied, en er lijkt een simpel maar doeltreffend kenmerk te zijn om te bepalen of iets eronder valt: als het je verbaasd doet staan, dan leeft het.

Tierra is daar een goed voorbeeld van. Nadat het idee ontstond, had Ray om te beginnen maar eens een computeromgeving gemaakt waarin programma's zouden kunnen gedijen. Binnen het geheugen gaven begin- en eindcodes de grenzen aan van het 'lichaam' - in feite een cel - van elk programma. Het hoofdprogramma dat Tierra gaande houdt, zorgt dat de in het geheugen aanwezige programma's om de beurt gedraaid worden. En eens in de zoveel keer dat een programma jongt, dus een kopie van zichzelf elders in het geheugen schrijft, zorgt Tierra dat daar een klein foutje in sluipt.

Computerprogramma's bestaan uit simpele instructies, zoals 'kopieer wat op plaats A staat naar plaats B', 'ga door met uitvoeren van het programma op C en verder'. Ray koos voor een wereld waarin programma's zijn opgebouwd uit weinig verschillende instructies. Dat sluit aan bij de echte wereld, waarin het DNA-leven zijn erfelijke code ook uitschrijft in een beperkt aantal instructies. Het praktische gevolg daarvan is, dat wanneer een commando in een programma of in een gen lukraak wordt veranderd, de kans redelijk groot is dat de nieuwe code weer ergens op slaat, en het gewijzigde programma of het gemuteerde organisme het nog doet.

Tweeendertig verschillende instructies kent Tierra. Met behulp daarvan wist Ray een tachtig instructies lang programma te maken dat zichzelf kon kopieren. De Voorouder noemde hij het, en om te beginnen liet hij zijn Tierra-wereld maar eens draaien met een beginpopulatie van een Voorouder. Daarna zou hij wel concurrenten gaan ontwerpen.

Het is er nooit meer van gekomen. Tot zijn stomme verbazing dook in zijn computer al heel gauw een gemuteerd exemplaar op van de Voorouder, dat maar 79 instructies lang was. Omdat in Tierra wezens die zuinig met hun energie (de computertijd) omgaan, langer mogen leven dan verspillers, was de populatie van tachtigers daarmee ten dode opgeschreven.

Maar de grootste verrassing kwam, toen opeens kleine organismen van maar vijfenveertig instructies opdoken. Dat was te weinig om een programma in staat te stellen zichzelf te kopieren, dacht Ray, maar die kleintjes deden niet anders. Er was geen twijfel mogelijk: ze gebruikten voor hun voortplanting stukjes van de grote programma's. Het eerste fundamenteel nieuwe organisme dat de evolutie in Tierra had opgeleverd, was een parasiet. “En het bleef maar

doorgaan”, vertelt Ray, die inmiddels een hele 'genenbank' vol met Tierra-bewoners heeft. “Er kwamen grote programma's die immuun waren tegen de parasieten, en parasieten die daar weer iets op vonden. Er kwamen hyperparasieten die parasiteerden op parasieten, en die waren zo succesvol dat de parasieten uitstierven. Maar de hyperparasieten stierven niet uit, want ze kwamen erachter dat ze konden overleven door wederzijds op elkaar te parasiteren, en zo vond Tierra ook het samenwerken uit.”

Behalve als evolutiemachine bleek Tierra ook als programmeur onverwachte capaciteiten te bezitten. Het vermogen, zichzelf te kopieren, waarvoor Ray tachtig instructies nodig had gehad, dook in steeds kortere programma's op. Een student die voor Ray moest uitzoeken hoe kort het zou kunnen, gaf het op bij eenendertig. Tierra hoestte in een nacht op een schootcomputer een variant op die met tweeentwintig toe kan.

Zichzelf kunnen kopieren is een van de kenmerken van iets dat leeft. Andere zijn: het hebben van een stofwisseling en het uitwisselen van informatie met de omgeving. Soms ziet Ray zijn schepsels ook als levend - “Mijn favoriete wezen was altijd een plant, nu is het een computerprogramma.” - maar hij maakt er geen halszaak van.

Dat doen de meeste andere onderzoekers uit de wereld van het kunstmatige leven ook niet. Dat dat verstandig is, blijkt uit het onlangs verschenen boek Wat is leven? Een cultuurgeschiedenis van de biologie van de oud-hoogleraar H. C. D. de Wit. De biologie bestudeert het leven, weet er ook verschrikkelijk veel van, maar uit wat over het verschijnsel 'leven' in de loop van de eeuwen is beweerd, trekt De Wit de voor een bioloog pijnlijke, maar eerlijke conclusie dat we nog steeds niet weten wat dat nou is.

Leven is bewegen, dat moet het begin zijn geweest van alle filosofie daarover. En zolang de godsdienst een pure natuurgodsdienst mag zijn, is dat een sluitend systeem: dan leven planten, mensen en dieren net zozeer als rivieren, de zee en de wind. Alles leeft, alles beweegt en niets verandert. Het zou zo'n beetje tot Darwin duren voor dat laatste dogma onderuit ging.

De ideeen over leven en beweging gingen al veel eerder schuiven. Lucht, het allerbeweeglijkste element, kreeg een hoofdrol in de levensprocessen toegedacht. Lucht van een heel bijzondere soort, die hoog boven de aarde ook de hemellichamen aan de gang hield. Pneuma in goed Grieks, levensadem. Van daar was het nog maar een kleine stap naar de ziel.

De ziel is lang de motor van elk dier geweest, het beslissende onderscheid tussen ongeorganiseerde en geordende materie. Later kwamen er verschillende zielen: gewone om dieren te laten lopen en reageren, menselijke om met rede begiftigd te zijn, christelijke om rein te houden.

Vitalisme heette in nog weer wat moderner tijden het idee dat er weliswaar geen ziel hoefde te zijn, maar dat er toch iets was, een stof of een kwaliteit van een stof, die maakte dat levend fundamenteel van dood verschilde. Toen begon de chemie lichaamseigen stoffen als ureum na te maken en was ook die stelling onhoudbaar.

Is DNA dan een kenmerk van wat leeft? Maar DNA is een informatiedrager, net als pennestreken op papier, of enen en nullen in een computergeheugen. Is de informatie zelf leven? Deze krant is morsdood zoals hij op tafel ligt, ook al kletst hij honderduit.

Wie beweert dat schepsels in een computer niet leven heeft misschien gelijk, maar wie beweert dat ze niet kunnen leven, herbergt een restje vitalisme in zijn verstokte ziel, zeggen de inmiddels talrijke vertegenwoordigers van het kunstmatige leven. Elk kenmerk dat je in een definitie van leven zou willen opnemen kan namelijk ook door een mechanisch of computersysteem worden bemachtigd.

De wiskundige John von Neumann, aartsvader van het kunstmatige leven, bewees dat vijftig jaar geleden al voor voortplanting. Gefascineerd door automaten, bedacht hij een theoretische automaat die een kopie van zichzelf zou kunnen bouwen. Een complete kopie, inclusief het programma dat de automaat zou vertellen hoe hij een kopie van zichzelf moest bouwen. Hij bewees wiskundig dat het niet onmogelijk, hoogstens een technisch hoogstandje zou zijn om zoiets voor elkaar te krijgen. Veertig jaar later staarde John Ray stomverbaasd naar de evoluerende programma's op zijn schootcomputer.

Hebben computerprogramma's minder aanspraak op de titel 'leven' dan automaten die tenminste nog het pad van levende wezens als wij kunnen kruisen? Nauwelijks, denken de onderzoekers. Het computervirus, dat op schijfjes en in netwerken voortwoekerende tuig, voldoet toch minstens zo goed aan alle voorwaarden als het eerste het beste onkruid?

Het gemeenschappelijke element is, denken ze, het op het eerste gezicht wonderlijke natuurverschijnsel dat wanneer grote hoeveelheden 'dingen' op elkaar gaan inwerken, er al gauw een ordelijk geheel ontstaat, veel sneller dan je door de werking van het toeval zou verwachten. “Ik denk dat er een ziel is, maar die zit dan in dat opduiken van ordelijkheid”, zegt pionier Danny Hillis in Artificial Life, the quest for a new creation, een heel leesbaar overzicht van wat er in de wereld van het kunstmatig leven gaande is. Een mier, citeert dat boek de entomoloog E. O. Wilson, heeft maar een handjevol gedragspatronen tot zijn beschikking. Maar zet honderdduizend mieren bij elkaar, en je hebt een efficient werkende kolonie die de hele wereld aankan.

Dezelfde spontane orde duikt op als je heel veel kleine, simpele bouwstenen in een computerprogramma op elkaar laat inwerken. En duikt ook op in een netwerk van chemische stoffen: als een stof A de reactie tussen stofjes B en C bevordert, waaruit weer D ontstaat die weer graag met E reageert, wat A oplevert, is de cirkel gesloten. Een voldoende groot netwerk van dergelijke stoffen kan opeens op stoom komen, en houdt zichzelf aan de gang zolang er grondstoffen zijn.

Dat laatste voorbeeld is van de Duitse chemicus Manfred Eigen (1927, Nobelprijs 1967). In Artificial Life wordt zijn werk aan deze hypercycli als een van de bouwstenen voor de realiteitszin van kunstmatig leven aangedragen.

Oud-hoogleraar De Wit vindt het hele kunstmatige leven in zijn boek het noemen niet waard, maar noemt in een ander verband, dat van het ontstaan van onze eigen soort leven, Eigens gereken aan die cycli wel: hij vindt het fysische en metafysische treurnis: “Als de onmisbare oorzaken veroorzaken wat zij moeten veroorzaken, dan moet het op den duur lukken tot stand te brengen wat ik denk dat die oorzaken tot stand bracht.”

Over dat ongeloof halen de knutselaars aan het nieuwe bijna-leven hun schouders op. In Purmerend denkt Peter van Lith er niet over om een robot naar zijn evenbeeld te scheppen, maar als hij zijn 'koppoteling' behalve staan ook lopen wil leren, weet hij wel wat de weg is: “Ik moet geen nieuw systeem voor lopen en staan gaan bouwen, maar een systeem dat de robot even overneemt en hem een stap laat doen. Zodra daar iets mee misgaat of de stap gedaan is, grijpt het bestaande systeem de macht weer. Subsumption architecture noemen ze dat. Het lijkt omslachtig, maar het is wel de manier waarop de natuur dat aanpakt.”

Hoewel het niet erg in de traditie van a-life is, wil hij de koppoteling toch een eenvoudig soort kunstmatige intelligentie meegeven, omdat daarmee de aantrekkelijkheid voor een toekomstig pretparkpubliek onvergelijkelijk veel groter wordt. “Het moet een zekere rijkheid in gedrag vertonen, dan blijven de mensen kijken, net als in de dierentuin. Dat is een vreemd fenomeen: bij machines is de interesse weg wanneer ze er achter komen dat er iemand achter de knoppen zit. Want dan is het niet echt.”

Wilt u iets delen met Trouw?

Tip hier onze journalisten

Op alle verhalen van Trouw rust uiteraard copyright.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@trouw.nl.
© 2023 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden