Geen gezeur met halfopen daken of inschuifbare grasmatten. Plaats het stadion gewoon in de kelder. Goed idee, dacht Rekencentrum Sara. Samen met de VU doet de UvA ervaring op met voetballen in een virtuele omgeving. Uiteindelijk moet dat onder meer leiden tot robots die zelfstandig allerlei kastanjes uit het vuur kunnen halen.
Kijk, dat zijn je tegenspelers, die rode mannetjes. Jij hoort bij het andere voetbalteam. Die tien spelers zijn je teamgenoten. Oke, neem de aftrap maar. Ga je gang," gebaart Hans Spoelder, fysicus aan de Vrije Universiteit van Amsterdam.
Samen met Hans Spoelder bevind ik me in de Cave van het Amsterdamse rekencentrum Sara. De Cave (Cave Automatic Virtual Environment) is een experimentele ruimte. We staan in een groot vierkant van drie bij drie meter. Via 3D-projecties wordt een virtuele werkelijkheid gecreëerd. Links, rechtsonder en boven ons bevinden zich drie grote schermen, waarop in een vaste frequentie verschillende beelden geprojecteerd worden. Dit keer zijn het beelden van een voetbalwedstrijd. We staan als het ware op de middenstip in het voetbalstadion van Ajax, de Arena. Het publiek is ook aanwezig, we zien en horen het juichen.
Ik voel me wat bevreemd. Nog geen half uur geleden reed ik al zoekend door de Amsterdamse wijk Watergraafsmeer. En nu sta ik in een Amsterdamse polder met een speciale bril naar een scherm te kijken. Toch heb ik het gevoel alsof ik echt in een voetbalstadion sta. Ik weet dat het niet zo is, maar deze virtuele werkelijkheid voelt wel heel echt aan.
Het geheel moet er ook voor een buitenstaander vreemd uitzien. In het vierkant staan Hans Spoelder en ik, en we dragen een wel heel spacy bril. Deze blindeert in dezelfde frequentie als de projectie op de schermen, het linker- en rechteroog afwisselend. Hierdoor ontstaat in mijn hersenen het idee dat ik me inderdaad midden op het voetbalveld bevind.
"Met deze muis met joystick verplaats je jezelf over het voetbalveld", vertelt Spoelder. "Het wijst zichzelf. Vooruit is vooruit, enzovoort. Hiermee kun je je omgeving verkennen en commando’s doorgeven aan de computer. Je kunt je als het ware bewegen naar de plek die je beter wilt bekijken. Of zoals in een voetbalspel: naar de plek waar de bal zich bevindt."
Om ‘echt’ te kunnen voetballen krijg ik een soort magneet in mijn schoen. Mijn bewegingen worden geregistreerd door een magnetisch veld in de vloer. Ik geef een trap in het niets en zie op het scherm dat de voetbal zich verplaatst. En dat is nou net wat het zo moeilijk maakt. "In het begin heb je al je aandacht nodig voor je eigen bewegingen in de virtuele ruimte. Je hersenen registreren iets dat ze nog nooit hebben meegemaakt. Jij staat stil, maar rent toch door het stadion. En dan mag je ook nog schoppen tegen een bal, die er eigenlijk niet is. Het is niet gek dat er een soort kortsluiting in je hersens ontstaat," stelt Hans Spoelder me gerust.
Nog natollend zit ik op mijn stoel. Het stadion draait niet meer om me heen. Net stuntelde ik nog in de rondte, zonder een enkel doelpunt te scoren.
Om mijn maag wat tot rust te laten komen, haalt Hans even een kopje thee. Heb ik even de tijd om rustig bij te komen, want ik weet niet meer wat voor en achter is. Dat deze virtuele werkelijkheid echt voelt, is zeker. Ik kan me nu ook voorstellen dat astronauten in Amerika in een Cave oefenen met het uitzetten van satellieten bij gewichtsloosheid. Maar voor mij is virtueel voetballen al experimenteel genoeg.
Vritueel Kampioenschap 2000
Voor Hans Spoelder is dit oude koek. Hij heeft al heel wat virtuele doelpunten op zijn naam staan. Afgelopen zomer deed hij mee met het wereldkampioenschap ‘Voetbal voor robots en virtuele systemen’ ook wel Robo Cup genoemd. Dit wereldkampioenschap werd gehouden in Zweden tijdens een conferentie over kunstmatige intelligentie. En volgend jaar vindt er weer een dergelijk kampioenschap plaats. Tijdens het EK Voetbal, dat van 27 mei tot 2 juni 2000 wordt gehouden, gaan ook de kunstmatige voetballers met elkaar de strijd aan.
Een team van de universiteiten van Amsterdam (VU en UvA), Utrecht en Delft sleutelde de afgelopen jaren hard aan hardware en software om Nederland tijdig in topvorm te brengen.
"De keuze voor voetbal is een aantal jaren geleden genomen door andere wetenschappers, waaronder een groep in Japan, die het terrein van kunstmatige intelligentie verder wilden verkennen. Het leek hun een goede manier om inzicht te krijgen in zelfstandig opererende systemen. Natuurlijk hadden ze ook voor een ander spel kunnen kiezen, maar voetbal is erg toegankelijk. Iedereen kan nu op een ‘natuurlijke manier’ interactie hebben met het programma. Daartoe hoef je niet goed te kunnen voetballen. Ik heb wel eens een balletje geschopt op de lagere school. Maar ik meen me te herinneren dat ik bij een van mijn eerste pogingen in eigen doel schoot. Het was dus geen echt succes", aldus Spoelder.
"Dit virtuele voetbal heeft een ander ‘doel’. We ontwikkelen hiermee software die later te gebruiken is in autonome robots die bijvoorbeeld mijnen kunnen detecteren en opruimen. Dergelijke robots moeten kunnen functioneren in een dynamische omgeving, zoals een kerncentrale. Vaak gaat het om plaatsen waar de mens liever niet wil komen. Een verzameling robots zou de kerncentrale bij Chernobyl in kunnen gaan om zo een beeld op te bouwen van het inwendige van het gebouw. Zo kan de mens zich een beeld vormen van de toestand van het gebouw en aan de hand van die informatie stappen ondernemen. De robots moeten dus zelfstandig opereren en overweg kunnen met onverwachte situaties. Ze worden niet centraal bestuurd, maar moeten kunnen functioneren op basis van globale informatie. Die gegevens worden dus van tevoren ingevoerd en daarna gaat hij op eigen houtje verder."
Robototo
Het uiteindelijke doel is dus een zelfstandig opererende robot, maar voorlopig wordt er nog hard gewerkt om deze ‘droom’ te verwezenlijken. Afgelopen zomer werd het virtuele voetbalsysteem in het Amsterdamse rekencentrum getest. Hans Spoelder speelde samen met zijn virtuele team vanuit de Cave in Amsterdam tegen het Zweeds team in de Cave in Stockholm. Via het internet flitsten de gegevens heen en weer. Nederland deed het goed. Er werd natuurlijk niet alleen met virtuele systemen gespeeld. Een paar wetenschappers uit Amsterdam ging naar Zweden om daar te kijken naar de robots die wel ‘live’ tegen elkaar speelden.
"Het zijn kleine robots. Ze zijn ongeveer 30 tot 40 centimeter hoog. Eigenlijk zien ze er uit als een Nilfisk-stofzuiger. Ze lijken wel een beetje op dat robotje uit Star Wars, R2D2. Ze spelen met een rode bal op een speelveld. Het spel ziet er nog vrij onhandig uit. Van samenspel is bijna geen sprake. De robots communiceren wel met elkaar via een draadloos netwerk (ethernet), maar een echt teamspel is het nog niet. Nu melden de robots hun waarnemingen aan de computer. Die vertelt de robots weer waar ze in het veld staan en hoe het team er voor staat. Uiteindelijk moeten de robots het zonder de invoer van de server kunnen rooien. Op basis van de informatie die ze zelf vergaren, moeten ze dan hun eigen weg vinden", aldus Spoelder.
Het klinkt fantastisch: een robot-voetbaltoto. Maar zo’n vaart loopt het jammer genoeg nog niet. Robots hebben nogal wat fysieke tekortkomingen. Ze botsen en raken snel van slag. En hoe houd je robots snel en vlot als ze een accu, afstandmeters, software, camera en besturingssysteem aan boord moeten hebben?
"Het is echt nog een kwestie van vallen en opstaan. Aan de robots zal nog heel wat moeten worden gesleuteld. Maar met het virtuele voetbal zijn we al heel ver. Ik kan me goed voorstellen dat de ‘spelletjesindustrie’ over een jaar of vijf al gebruikt maakt van deze technologie. Spelletjes zijn dan ‘intelligent’. Zij maken gebruik van jouw fouten en kunnen de strijd dan tactisch met je aangaan."
Halverwege de volgende eeuw moet een virtueel team kunnen winnen van de regerend kampioen ‘gewone mensen’-voetbal.
Voetbal, tot voor kort had ik er helemaal niets mee. Na vandaag kan ik zeggen dat ik op de middenstip van een voetbalveld heb gestaan. Oke, ik ben er nog wat misselijk van en het was slechts een virtuele werkelijkheid, maar ik heb het wel gedaan. En er is voor mij gejuicht. "Inderdaad", lacht Hans Spoelder, "maar dat geluid willen we nog perfectioneren. We willen de toeschouwers een wave laten maken en het zo instellen dat je het geluid hoort verdwijnen wanneer je naar de ene kant van het veld loopt. Dat maakt het nog echter."
Misschien dat ik tegen die tijd nog eens het veld op stap en een balletje trap. En me toe laat zingen met ‘We are the champions’.
Marguerite Irrgang, freelance medewerker
Hardware-geweld
De Cave wordt aangestuurd door een van de meest geavanceerde grafische computers van het moment, een Onyx 2 Reality Monster van Silicon Graphics.
Sara’s configuratie bestaat uit vier Infinite Reality grafische subsystemen die de beelden van de Cave genereren. Het grafische systeem behoort tot de snelste ter wereld en kan tot 11 miljoen polygonen (bijvoorbeeld driehoekjes) per seconde op de schermen projecteren. Dit getal betreft de absolute piekprestatie. Het hoogste aantal polygonen voor een langere tijd is 100.000 tot 200.000 polygonen per seconde.
De Sara-machine stuurt vier van dergelijke systemen aan, die elk een van de wanden van de Cave voor hun rekening nemen. Behalve grafische prestaties heeft de Onyx 2 ook rekenkracht in huis. Met 8 parallelle Mips R10000 processoren, draaiend op 200 MHz en 1 Gigabyte aan werkgeheugen, kunnen veeleisende simulaties gedaan worden, waarvan de resultaten interactief in de Cave beken en en indien noodzakelijk bijgesteld kunnen worden.
Cave en Virne
De Cave valt binnen het zogeheten Verenproject (Virtual Environment for Research in The Netherlands). De Cave wordt gefinancierd door een aantal stichtingen, universiteiten (waaronder de VU en de UvA) en commerciële partners. De VU en de UvA hebben getekend voor de afname van een bepaald aantal uren in de Cave in de eerste twee jaar. Na een aanloopperiode moet de Cave een commercieel geëxploiteerde faciliteit worden.
Een aantal onderzoekers van de VU en de UvA heeft zich sterk gemaakt voor de totstandkoming van de Cave. Zij zijn van mening dat de faciliteiten die de Cave biedt, voorwaardenscheppend zijn voor bepaalde onderzoeken. "We hebben binnen de universiteiten eerst de behoefte geïnventariseerd op grond waarvan we in zee zijn gegaan met het project."
De doelstelling van het project is voor elke partij anders. Wel is er een gezamenlijke doelstelling; kennis en ervaring opdoen in het werken met dit soort hightech apparatuur in Nederland. Hierdoor worden mensen opgeleid die ervaring hebben in deze processen.
De VU wil specifiek onderzoeken hoe je ‘natuurlijke’ interactie kunt hebben met een programma in allerlei trainingen en testsituaties. Denk bijvoorbeeld aan het trainen voor een voetbalwedstrijd.
Een tweede doelstelling is het delen van werelden over grote afstand. Een voorbeeld is natuurlijk het kampioenschap ‘Voetballen voor robots en virtuele systemen’, ook wel Robocup genoemd. Een andere toepassing is het opereren door chirurgen op afstand. Dat is de laatste tijd steeds meer in het nieuws. Zinvol werk doen op afstand, ook wel telepresence genoemd.
De derde doelstelling heeft te maken met het samenwerken op grote afstand om zo een probleem op te lossen. Het gaat dan om de verwerking van software in ‘echte’ robots. Een speels voorbeeld is de voetbalwedstrijd tussen robots. Een belangrijke toepassing is bijvoorbeeld onderzoek van de binnenkant van een kerncentrale, zoals die van Chernobyl. Robots brengen de mens dan op de hoogte van de stand van zaken op locaties waar de mens (beter niet) kan komen.
