Het moderne hondje van Pavlov.

Wetenschap

Ook een plastic hond kan leren kwijlen, net als die van Pavlov

Het moderne hondje van Pavlov.

Deze foto toont de hond van Pavlov, maar dan in plastic. Hij is slechts een paar centimeter groot, maar hij doet precies wat Pavlovs echte hond deed: kwijlen als hij wordt getriggerd. Hoe kan dat?

Die hond van Pavlov ging kwijlen als hij eten rook. Zijn baas, een Russische psycholoog, luidde echter steevast een bel als hij eten kwam brengen. En na verloop van tijd deed enkel het geluid van de bel de hond al het water in de bek lopen.

Pavlov had met dit experiment het bewijs geleverd voor conditionering, een eigenschap die uniek is voor honden, mensen en andere dieren. Tot vandaag. Want nu heeft een groep Finse onderzoekers, geleid door Hao Zeng en Hang Zhang aan de universiteiten van Tampere en Aalto, het voor elkaar gekregen plastics te maken die dezelfde eigenschap hebben. 

Als hun hondje een beetje wordt verwarmd, opent hij zijn bek en druipt er een gel uit. De verwarming combineerden de Finse onderzoekers met een lichtsignaal. En ja hoor, na verloop van tijd was alleen het lichtsignaal genoeg om het hondje te laten kwijlen, laten ze zien in vakblad Matter.

Kromtrekken bij warmte

Er zijn inmiddels allerlei slimme materialen, die onder druk specifieke vormen aannemen of die hun oorspronkelijke vorm onthouden en er altijd weer naar terugkeren. Het Finse onderzoek begon met zo’n materiaal: een polymeer dat door warmte kromtrekt en bij koeling weer recht wordt. Je kunt de warmte die daarvoor nodig is direct toedienen; dat is Pavlovs bak met eten. Maar je kunt dat ook doen met licht; dat is Pavlovs bel.

Op zich is dat licht niet voldoende om het polymeer te verwarmen. Maar de Finse onderzoekers bekleedden dat polymeer met pigmentdeeltjes die licht absorberen en omzetten in warmte. En nu komt hun truc: door tegelijk te verwarmen en te belichten gaan die pigmentdeeltjes in het polymeer zitten. En nu is belichting wel voldoende om het plastic te buigen. Het plastic dat kromtrok door verwarming (de bak eten), heeft geleerd datzelfde te doen met licht (de bel). 

Het is conditionering in zijn meest basale vorm. Misschien een beetje een truc, maar wel een bruikbare truc. De Finnen leerden een stukje plastic op deze manier lopen op lichtsignalen. Krom-recht-krom-recht gaat het vooruit op een geruwd oppervlak. Omgekeerd kan het buigende plastic ook worden gebruikt als grijpertje. En door verschillende pigmenten toe te passen kun je grijpertjes maken die reageren op licht van verschillende golflengten, schrijven de ­materiaalwetenschappers. 

Het land van de zachte robotica

Ze zien door hun oogharen al een toepassing: als die grijpertjes de vingers worden van een robot, kan diens hand met een spectrum van lichtsignalen heel precies worden aangestuurd. We komen in het land van de zachte robotica. Daar worden robots ontwikkeld die niet alleen zacht aanvoelen, maar ook zacht zijn, dat wil zeggen: flexibel. De Finnen zien hun vinding daar van pas komen. Slimme materialen moeten vandaag de dag nog een instructie meekrijgen die ze precies vertelt wat te doen. Maar nu komen materialen in zicht die zelf ­leren wat te doen.

Het is nog verre toekomst; hier is niet meer dan een principe getoond. Het hondje dat de Finnen ermee maakten, deed onder invloed van licht weliswaar in een minuut zijn bek open, maar het duurde een kwartier voor hij ging kwijlen. Maar, zeggen de onderzoekers, het blijkt mogelijk om een kunstmatig materiaal te conditioneren en te laten leren. Ze storten zich nu op de volgende, lastiger, uitdaging: een polymeer doen vergeten.

Lees ook:

Onderzoek naar generische zinnen als recept voor problemen

Hoe kan het dat we een uitspraak als ‘Haaien zijn gevaarlijk’ toch waar vinden? Robert van Rooij van de Universiteit van Amsterdam deed er onderzoek naar en geeft uitleg, onder meer aan de hand van de hond van Pavlov.

Meer over

Wilt u iets delen met Trouw?

Tip hier onze journalisten

Op alle verhalen van Trouw rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@trouw.nl.
© 2020 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden