We spreken Jan Rabaey (62) op het Imec Technology Forum, waar de techpionier een van de topsprekers is. Vóór Rabaey in 1987 naar de universiteit van Berkeley vertrok, werkte hij twee jaar als onderzoeker voor Imec. "Dat is meer dan dertig jaar geleden. Toen zaten we op een schaal van enkele microns te werken", herinnert hij zich. "Nu zitten ze al op nanometerschaal, maar liefst drie grootte-ordes kleiner."

Die schaalverkleining heeft ertoe geleid dat steeds meer functies op steeds kleinere chips kunnen worden uitgevoerd. Daardoor kan de micro-elektronica ingezet worden voor biotechnologische toepassingen. Die evolutie is duidelijk te zien aan de innovaties die op het Imec Technology Forum gedemonstreerd worden: jaar na jaar zijn die meer op gezondheidszorg gericht.

"We komen steeds dichter bij de grootte van een biologische cel", vertelt Rabaey. "Elektronica en cel kunnen dus naast elkaar geplaatst worden en met elkaar communiceren. Je kan dan ook de informatie van een neuron uitlezen. Door die interactie tussen elektronica en het brein kan je plotseling een verbinding maken tussen de cyberwereld en de biologische wereld. Dat zal de mens voorgoed veranderen."

De pretoogjes van Rabaey lichten op terwijl hij zijn toekomstbeeld uit de doeken doet: brein-computer-interfaces en andere technologie die de mens verlossen van zijn beperkingen. De naar Silicon Valley uitgeweken West-Vlaming praat even snel als hij denkt, in het Nederlands met een zwaar Engels accent. Zinnen maakt hij niet af, zodat hij meer kan vertellen binnen dezelfde tijd. Alsof hij liefst van al zijn ideëen rechtstreeks zou overbrengen van zijn brein naar het brein van de interviewer.

Ook begin jaren 90 dacht Rabaey al ver vooruit. Toen ontwikkelde hij de Infopad, een voorloper van de iPad, nog voor er draadloze verbindingen bestonden. "Al was het toen wel al duidelijk dat draadloze digitale technologie er zat aan te komen", weet hij nog. "Er waren nog geen smartphones, maar 2G stond voor de deur en de eerste versies van wifi waren ook al in de maak. Het belangrijkste was dus dat we een toestel ontwikkelden dat klein, licht en gemakkelijk te gebruiken was."

Een kleine dertig jaar later is zowat de hele wereld verbonden via dergelijke toestellen. Als u nu nog eens dertig jaar vooruit zou kijken: door welke toestellen zullen onze smartphones dan vervangen zijn? Door wearables? Slimme speakers? AR-brillen? Of meteen door brein-computer-interfaces?

Rabaey: Die komen allemaal tegelijk, in een evolutie waarbij we heel dit ding (haalt zijn iPhone boven) geleidelijk aan gaan deconstrueren. De functies die onze smartphone nu vervult, zullen niet meer in één toestel zitten, maar zullen verspreid worden over ons lichaam in een slim netwerk van sensoren. In eerste instantie zullen dat wearables zijn, maar bij mensen met medische beperkingen zullen de sensoren sneller in hun lichaam geplaatst worden. Dat gebeurt trouwens al, denk maar aan een cochleair implantaat voor doven.

De functies die onze smartphone nu vervult, zullen verspreid worden over ons lichaam in een slim netwerk van sensoren.

Jan Rabaey

Vroeger kregen onze hersenen enkel informatie te verwerken die we rechtstreeks via onze zintuigen registreerden en ons lichaam reageerde daarop. Je kan dat zien als een feedback-lus. Door wearables op ons lichaam te plaatsen, kunnen we extra informatie opnemen van de wereld rondom ons of over ons eigen lichaam. Daardoor voegen we een tweede feedback-lus toe. Die is complementair met de eerste, maar ze is er nog niet mee gekoppeld. Je kan je brein wel trainen om de informatie van je wearables beter te gaan interpreteren, maar dat blijft indirect.

De volgende stap is om een rechtstreekse communicatielink te maken tussen beide systemen: door je 'computerbrein' en je organische brein met elkaar te verbinden. Als je werkelijk direct in je brein kan gaan stimuleren, dan kan je dat hele communicatieprobleem met wearables vermijden. De vraag is natuurlijk welk van de twee het meest efficiënt is: indirect via sensoren, of een directe verbinding tussen je externe processor en je interne processor? Het antwoord op die vraag kennen we nog niet.

De wearables die nu op de markt zijn, blijken nog niet ontzettend populair. Waarin schieten die te kort en wat is er nodig om ze beter te maken?

Rabaey: Het gebruiksgemak moet nog sterk verbeteren. Deze draag ik altijd (toont zijn Apple Watch). Dat ik daarop een melding van berichten kan krijgen en er mijn gezondheidstoestand voor een stuk mee kan opvolgen, is best handig. Maar het is nog te beperkt en je moet het te vaak opladen. Het is ook gelinkt aan één bedrijf, waardoor het alleen maar kan praten met dit toestel (haalt opnieuw zijn iPhone boven). Er moet een open standaard komen.

Eigenlijk zouden wearables volledig onopvallend moeten worden: je zou niet meer mogen beseffen dat ze er nog zijn. Ze moeten een deel worden van jezelf. Dat is het voordeel van implantaten, huidsensoren, slimme tattoos en dergelijke. Het is ongelofelijk hoeveel plaats we hier hebben (wijst naar zijn eigen arm) die we zowel voor sensoren als voor output zouden kunnen gebruiken. Door kleine sensoren in je hand te plaatsen, zou je via gebaren ook een robotarm of een auto vanop afstand kunnen aansturen. De technologie is er: bits and pieces everywhere, maar die hangen nog niet samen.

Eigenlijk zouden wearables volledig onopvallend moeten worden: je zou niet meer mogen beseffen dat ze er nog zijn

Als ik met bedrijven als Apple en Facebook praat, dan schrikken ze snel terug als ze de woorden 'invasief' en 'implanteerbaar' horen. Zelfs een klein micronaaldje in de huid willen ze nog niet overwegen, omdat daar veel meer regulering bij komt kijken. Ze denken consumentgericht. Een uitzondering is Verily (de onderzoekstak van Google voor de levenswetenschappen, nvdr.), waarvan het topmanagement bestaat uit voormalige doctoraatstudenten van mij.

Hoe verloopt die samenwerking tussen academici en bedrijven in Silicon Valley?

Rabaey: Die samenwerking is de reden waarom Silicon Valley zo goed werkt. De academische wereld moet nieuwe technologische mogelijkheden aftasten, vooruit denken en disruptief zijn. Bedrijven en onderzoekscentra volgen meteen zodra ze heil zien in die innovaties.

U hebt er zelf ook een bedrijf opgericht, Cortera, dat brein-computer-interfaces ontwikkelt. Is dat gelijkaardig aan wat Neuralink doet, het bedrijf dat vorig jaar door Elon Musk werd opgekocht?

Rabaey: Met Cortera ontwikkelen we technologie die op een draadloze en efficiënte manier neuronen kan uitlezen voor medische toepassingen. Neuralink is mede opgericht door Philip Sabes, een neurowetenschapper die ik heel goed ken. We hadden samen een DARPA-project. Hun idee bestond er aanvankelijk in om de hoeveelheid bandbreedte fundamenteel te vergroten door heel wat meer neuronen tegelijkertijd te gaan uitlezen. Maar over hun verdere plannen blijven ze zeer geheimzinnig.

Waarom investeert DARPA, het onderzoeksinstituut van het Amerikaans ministerie van defensie, eigenlijk zo veel in de ontwikkeling van brein-computer-interfaces? Willen ze militairen in de toekomst oorlog laten voeren via hun hersenen?

Rabaey: Nee, kijk, na de oorlogen in het Midden-Oosten zijn er militairen met een ledemaat minder teruggekomen en daarvoor investeert DARPA in de ontwikkeling van protheses. Maar een veel groter deel van de militairen is teruggekomen met neuropsychologische problemen, zoals posttraumatische stress en depressies. Het is in de eerste plaats om die medische problemen aan te pakken, bijvoorbeeld via stimulatie in bepaalde delen van de hersenen, dat DARPA deze technologie wil onderzoeken.

Om een brein-computer-interface te ontwikkelen, moet je de elektrische activiteit van de hersenen kunnen opmeten. Hoe ver staan we daarmee? Ik zette laatst een EEG-headset op, maar die toonde me vooral ruis. Daar viel weinig zinnigs uit af te leiden.

Rabaey: Dat is inderdaad moeilijk. De signalen die je opmeet met een EEG worden enorm verzwakt door de huid, het haar en het been dat er tussen zit. Onze schedel filtert de golven met een frequentie boven zo'n vijftig Hertz weg, terwijl dat net de meest interessante zijn.

Als we het echt goed willen doen, zullen we dus naar invasieve methodes moeten gaan. Met een operatie van een kwartier kan je al elektrodes onder je huid schuiven. Dat werkt nog steeds niet uitstekend, maar je hoeft al geen rekening meer te houden met het haar of het bewegen van de huid. De volgende stap is om een implantaat permanent onder de schedel te plaatsen. De bedrading en de elektronica kan je heel klein maken, zodat je het gemakkelijk kan aanbrengen.

Dat kan bijvoorbeeld een grote hulp zijn voor ALS-patiënten, wiens brein perfect werkt, maar die moeilijk hun spieren kunnen gebruiken. Als zij willen praten, dan gaat de premotorische hersenschors aansturen welke beweging hun mond moet uitvoeren. Als je die signalen kunt gaan opvangen, kan je er in principe hun spraak mee gaan reconstrueren.

Hoe krijg je informed consent van iemand die niet meer in staat is om te communiceren?

Rabaey: Als iemand werkelijk helemaal afgesloten is van zijn omgeving, zit je inderdaad met een ethisch probleem. Nu, de meeste patiënten kunnen nog altijd op een of andere manier communiceren, door een bepaalde spier te bewegen. En anders kan je ze misschien in een MRI-scanner leggen en op die manier nagaan of ze akkoord gaan. Enfin, dat zou mijn eerste idee zijn, ik heb daar nog nooit grondig over nagedacht, maar ik vermoed dat er wel oplossingen voor te vinden zijn.

Zullen ook 'gezonde' mensen op termijn brein-implantaten gaan gebruiken?

Rabaey: Dat denk ik wel, maar bepaalde groepen zullen er sneller in geïnteresseerd zijn dan anderen: enerzijds mensen met medische beperkingen, maar anderzijds ook atleten. Als je een marathon loopt en je krijgt informatie over bijvoorbeeld je lactaatniveau rechtstreeks in je hersenen geprojecteerd, dan wordt dat vergelijkbaar met een 'gevoel' en kan je je ritme daar meteen aan gaan aanpassen.

De groepen die het eerst aanvoelen dat ze door dergelijke technologie een stap vooruit kunnen zetten, zullen ze eerst gaan toepassen. De andere groepen zullen later volgen, stap voor stap, naargelang ze merken dat dergelijke technologie ook hún leven gemakkelijker kan maken.

Vergelijkbaar met de opkomst van de smartphone, waarbij eerst nogal wat mensen stellig beweerden er geen nodig te hebben, terwijl die dingen nu niet meer weg te denken zijn uit onze maatschappij?

Rabaey: Ja, die smartphone is nu een essentieel onderdeel van de mens geworden - zonder lopen we verloren. Letterlijk zelfs: als je geen gps meer hebt, kan je nergens nog gaan wandelen. De meeste mensen kunnen tegenwoordig geen kaart meer lezen.

De smartphone als ons synthetisch brein, die steeds meer een essentiële aanvulling vormt op ons biologisch brein?

Rabaey: Exact.

Maar ons biologisch brein blijft beperkt terwijl ons synthetisch brein exponentieel groter wordt naarmate de technologie zich verder ontwikkelt. Bestaat het gevaar dat de early adopters op een bepaald moment een zodanige voorsprong in breinkracht gaan uitbouwen dat de kloof voor wie niet mee is met die nieuwe technologie niet meer te overbruggen is?

Rabaey: Ja, en dat zie je nu al gebeuren. Wikipedia is voor een stuk ons superbrein. Als we iets niets weten, zoeken we het meteen op via onze smartphone. De volgende stap is dat we die informatie rechtstreeks naar ons brein zullen sturen door ergens aan te denken. En eens je hersenen met dat superbrein verbonden zijn, kan je je de vraag stellen: waarom zouden we onze hersenen via dat superbrein niet gaan verbinden met de hersenen van iemand anders? Dan heb je directe communicatie.

Dat klinkt tegelijk fascinerend en onrustwekkend.

Rabaey: Ja, en die ongerustheid is terecht. Daarom moeten we zo snel mogelijk beginnen nadenken over deze nieuwe mogelijkheden. Met welke gevaren zullen we rekening moeten houden? Welke persoonlijke firewalls kunnen we gaan inbouwen? Wat wil ik delen en wat niet? Welke ethische regels leggen we vast? Heel het aspect van privacy wordt ontzettend belangrijk.

En dat zal ook aangepaste wetgeving vragen? In Europa werd de GDPR ingevoerd om de wetgeving rond privacy aan te passen aan het digitale tijdperk. In de Verenigde Staten, waar u woont, heerst toch nog een andere kijk op het privacyvraagstuk.

Rabaey: Ik denk dat de nieuwe Europese privacywetgeving een stap in de goede richting is. En ik vermoed dat bedrijven zoals Google en Facebook de maatregelen die ze nu in Europa moeten invoeren, ook in de Verenigde Staten zullen gaan toepassen.

Gelooft u werkelijk dat ze dat zomaar zullen doen, ook als dat tegen hun zakenmodel indruist?

Rabaey: Ze moeten hun businessmodel maar aanpassen! Kijk, aanvankelijk wisten mannen als Mark Zuckerberg helemaal niet welke weg ze wilden opgaan. Ze hadden een goed idee en daarna bleek dat ze er gemakkelijk geld aan konden verdienen. Maar niemand had ooit kunnen voorspellen dat heel dat sociale netwerk zo groot zou worden dat het zou worden gekaapt voor politieke campagnes. Die mogelijkheid bestond natuurlijk, maar daar was op voorhand niet over nagedacht. Dus moet de CEO van Facebook voortdurend improviseren.

We moeten terugvechten voor onze data. Bedrijven als Facebook en Google moeten hun businessmodel maar aanpassen.

Jan Rabaey

Dat is het gevaar van nieuwe technologie die je naar buiten brengt zonder dat je vooraf alle mogelijke scenario's overlopen hebt. Het probleem zit trouwens veel dieper dan enkel Facebook. We zitten in een achterhaald model dat gaandeweg ontstaan is omdat we onze data hebben weggegeven in ruil voor diensten. We moeten terugvechten voor onze data. Ik pleit voor een 'sandbox-model' waarbij we onze eigen data in onze eigen 'zandbak' houden. Als een bedrijf gegevens van mij nodig heeft, dan moet het haar apps gaan draaien in mijn sandbox. Willen ze er toch data uithalen, dan moeten zij mij daar toestemming voor vragen en kan ik bepalen waarvoor zij mijn data kunnen gebruiken.

© IMEC