Wat een walvis me leert over (de oproep living labs) circulaire economie...

(c) Wikimedia

Er zijn nogal wat redenen om een walvis als bijzonder te bestempelen. In vervlogen tijden omwille van de valstrik die zijn naam opzet bij de toets natuurkunde. Wie geeft er de naam vis aan een zoogdier. Voor de muzikanten onder ons gezien walvissen als de bultrug en blauwe vinvis bekend staan voor hun prachtige meertonige gezangen binnen het paringsseizoen. Het blijkt dat die gezangen trouwens verschillen tussen regio's. De walvis zingt zoals hij regionaal gebekt is dus. Recent onderzoek maakt duidelijk dat ook de gastro-enterologen onder ons zich kunnen interesseren in de walvis. 10 jaar onderzoek toont aan dat baleinvissen gemiddeld 3 keer meer voedsel eten per jaar dan gedacht. En 'what goes in, must come out' zoals menig gastro-enteroloog wel eens debiteert tijdens een lunchvergadering.  De productie aan uitwerpselen is dus naar evenredigheid ook beduidend groter dan gedacht. Net die uitwerpselen lijken een belangrijke component in mariene ecosystemen. 

Zo'n walvis eet van verschillende walletjes, maar toch vooral krill. Krill doet wat denken aan kriel, wat zoveel betekent als klein, denk aan krielaardappelen. In biologische sferen is het een verzamelnaam van kleine ongewervelde garnaalachtige zeediertjes. Een blauwe vinvis verorbert als snel een 16 ton krill per dag. En die krill is rijk aan ijzer, een beperkende voedingscomponent voor de productie van fytoplankton. Uitwerpselen van walvissen zouden zo'n 10 miljoen meer ijzer bevatten dan  het omringende water waarin ze hun gevoeg doen. Meer nog, die uitwerpselen blijven aanwezig in de bovenste lagen van de oceaan, net waar fytoplankton voedingstoffen nodig heeft. Die eencelligen zoals diatomeeën en cyanobacteria nemen onder invloed van licht CO2 op via een fotosyntheseproces. En wie CO2 zegt, gebruikt tegenwoordig in dezelfde zin nogal eens klimaatverandering. 

Marien fytoplankton heeft globaal de capaciteit om via fotosynthese in lente en zomer 2 keer zoveel CO2 op te nemen uit de atmosfeer dan de jaarlijkse CO2 uitstoot door verbranding. Helaas wordt 75% terug afgegeven aan de atmosfeer als het plankton afsterft.  25% zakt naar de zeebodem en wordt daar vastgehouden. Plankton vormt dus een soort biologische pomp om CO2 te capteren. Diezelfde plankton is de belangrijkste voedingsbron voor krill. 

Krill die niet verorberd wordt door een walvis sterft en zakt naar de zeebodem waardoor de ijzer verdwijnt uit het ecosysteem. Walvissen zijn dus de schrootrecyclagebedrijven van de oceaan die zorgen dat het ijzer in een circulaire loop komt en niet 'gestort' wordt op de zeebodem. Walvissen zijn helaas ook bijzonder in culinaire middens bij wie het woord ecosysteem geen (alarm)bellen doet rinkelen. Walvissen zijn een soort met een lage reproductiefactor, dus jacht heeft een grote impact op het bestand.  De sterke jacht op walvissen in de vorige eeuw zorgde dan ook voor een dramatische terugval in de populatie. De zogenaamde krillparadox was het gevolg. Je zou denken dat minder krill-etende walvissen resulteren in een sterke toename van krill. Dat is echter een typische lineaire redenering, maar in ecosystemen geraak je daar niet ver mee.  Helaas dus. Minder walvissen geeft minder ijzerrecyclage. Minder ijzer geeft een daling van de fytoplankton concentratie, waardoor ook de krill op de kin/kieuw moet kloppen. 

Niet verwonderlijk dus dat de publicatie van nieuw onderzoek resulteerde in de vaststelling dat de walvissen onderschat zijn als ingenieurs van het maritieme ecosysteem. Opvallend is dat het pas decennia na de grote walvisvangsten duidelijk is welke impact zij allicht hebben. Het zal ook decennia vragen om hun populatie terug op een niveau te brengen dat ze hun rol in dat ecosysteem voluit kunnen opnemen. Ik las recent het boek 'The guide to the ecosystem economy' van Rik Vera over digitale ecosystemen, het belang van algoritmes en data, maar ook van het engageren van mensen en misschien wel het belangrijkste: de factor geduld. Een sterk ecosysteem komt te voet. Als het vertrouwen van gebruikers of partners wegvalt, gaat het te paard.  

Je zou kunnen stellen dat de walvis aan het stuur zit van een marien ecosysteem. Maar de enige echte conclusie is dat elke schakel in dat ecosysteem onmisbaar is. Bij economische ecosystemen geldt hetzelfde. Een ecosysteem beogen met de bedoeling om daar zelf maximaal profijt uit te slaan is de beste weg naar mislukking. Zoals Rik Vera het stelt: 'it's not about the spider, it's about the web.' Niemand wil graag een vlieg zijn in een spinnenweb. VLAIO publiceerde net deze oproep om living labs te ondersteunen binnen circulaire economie bouw maakindustrie en bouw. Het potentieel voor ecosystemen is daarbij groot. Infrastructuur, sensoren, datacollectie via een platform, een netwerk, een variëteit van applicaties en betrokkenheid van mensen zijn daarbij essentieel. Wie ambitie heeft om de principes van circulaire economie te concretiseren in duurzame economische modellen, grijp die kans...

Wat kippen en knaagdieren me leren over artificiële intelligentie...

Welke vogelsoort komt het meeste voor op aarde? Het zou zo'n quizvraag kunnen zijn waarvan je meteen het antwoord weet en dan begint te twijfelen met gedachten als 'zou het wel zo simpel zijn'. Om dan je antwoord te wijzigen, wat geheid leidt tot een onderdrukte vloek. Hier spreekt ervaring. Het is wel degelijk de Gallus gallus domesticus, beter bekend als de kip, maar soms doet de Latijnse benaming zo'n dier meer eer aan. Domesticus geeft aan dat deze soort gedomesticeerd is uit in het wild levende voorouders zoals de rode kamhoen. Dat moet zo'n 10 000 jaar terug gebeurd zijn. Ze heeft het in die periode wel minder ver gebracht dan de Canis lupus familiaris. Die is bij velen deel van de familie is geworden. Waar de hond inspeelt op emotionele verlangens, krijgt een kip toch net iets meer een functionele rol. Als verwerker van groenafval tot productie van eieren en mest is de productiviteit van dit schepsel dan ook niet te onderschatten. 

Een kip vraagt in ruil niet veel aandacht, maar uiteraard wel een dagelijkse portie graan. Dat is dan een te plannen uitdaging bij langere vakanties. Een pot graan zetten trekt immers al snel ongewenste gasten zoals de Rattus norvegicus of of de Microtus arvalis. De afgelopen 25 jaar was er dus steeds iemand van dienst tijdens onze reizen voor een dagelijkse passage aan het kippenhok. Afgelopen zomer veranderden we het geweer van schouder en kochten we een trapbak. Een bak waarin een voorraad van een 2 weken graan kan. De kippen kunnen er slechts aan als ze op een duwrooster gaan staan. Na een paar dagen deed Pavlov zijn effect alle eer aan: de kippen associeerden het bestijgen van het duwrooster met toegang tot lekkers. Het rooster was geassocieerd met het beloningscentrum in de kip haar hersenen. 

Al in de jaren '50 resulteerden testen aan de universiteit van Harvard in het ontdekken van dat beloningscentrum. Onderzoekers brachten een elektrode aan in hersenen van een rat. De rat kon het implantaat bedienen door aan een hendeltje te trekken. Al snel bleek dat de rat een ontembare drang had om de beloning op te zoeken. Ze bleef trekken, negeerde andere  primaire behoeften als eten, tot ze volledig uitgeput was en zelfs stierf. 

Van een rat naar artificiële intelligentie is maar een kleine stap in deze blog. Reinforcement learning ambieert om autonome handelingen mogelijk te maken. Een beproefde techniek is om gewenst gedrag dat resulteert in het behalen van een doel te belonen en ander gedrag te bestraffen. Het is al herhaaldelijk gebleken dat zelflerende algoritmes er in slagen om zich te optimaliseren in het behalen van de beloning zonder de lonende taak echt te realiseren. Het behalen van de beloning wordt dus het doel en niet langer het beoogde middel om een lonende taak te realiseren. Het meest geciteerde voorbeeld is dat van de game Coastrunners. Het doel van het spel is om een race als eerste te finishen. Het AI algoritme werd beloond om objecten lang het parcours te verzamelen. Dat zou het algoritme moeten aanmoedigen om snel dat parcours af te leggen. Bij uitvoering van het programma, vond de AI een manier om niet te finishen om zolang mogelijk verzamelobjecten te kunnen oppikken. Het middel werd het doel. Niks menselijks is zo'n algoritme vreemd.

De kip herleiden tot een eierbroedmachine is afbreuk doen aan haar capaciteiten. Gelukkig is er Koen Van Mechelen die met zijn Cosmopolitan Chicken project de Gallus gallus domesticus de status geeft die ze verdient. Sinds 1999 kruist Koen kippen van over heel de wereld met als ultieme doel de creatie van een kip die de genen omvat van alle kippen wereldwijd. De opeenvolgende kruisingen tonen aan dat elke volgende generatie veerkrachtiger is, langer leeft, minder vatbaar is voor ziektes en minder agressief gedrag vertoont. Of hoe een kunstenaar het belang van (bio)diversiteit op een zichtbare manier op de agenda zet. Koen zijn werk hoort gewoon thuis naast Caravaggio in het Uffizi in Firenze. Gerechtigheid is geschied deze week.

Die trapbak lijkt toch ook niet helemaal te brengen wat we er van verwacht hadden. De kippen eten er  zo enthousiast uit dat ze het graan ook in de omgeving van de bak laten rondslingeren. Dat triggert dan weer het beloningscentrum van de knaagdieren die passeren. Het middel dat hen moet weghouden, wordt hun doel om te komen. Wij zijn al terug overgeschakeld op het voeden van de dagelijkse portie en zijn al mensen aan het enthousiasmeren voor een dagelijkse passage aan de kippenren voor onze volgende langere vakantie. Technologie is niet voor alles een oplossing. De kracht van het netwerk blijft belangrijk...