Spelen in de voorhoede van de technologie (Onder de radar #10)

Waar veel bedrijven hun R&D-speeltuinen hebben gesloten, is het Natlab van Thales springlevend. In Hengelo leidt Johan de Heer het toegepast onderzoek naar brein-computerinterfaces.

Brein-computerinterfaces (BCI’s) hebben iets sciencefictionachtigs. Ze roepen beelden op van mensen die systemen besturen met hun gedachten. Een BCI kan echter ook worden gebruikt voor minder futuristische toepassingen, zoals het monitoren van iemands vermoeidheidsniveau. Dat is wat Johan de Heer en zijn team aan het onderzoeken zijn bij Thales Research & Technology (TRT) in Hengelo. “We meten de hersenactiviteit van mensen terwijl ze aan het werk zijn. Als hun prestaties beginnen in te zakken, gaat er een rood lampje branden, ten teken dat ze moeten pauzeren of dat iemand anders het moet overnemen.”

TRT is de Thales-incubator voor nieuwe ideeën. “Het bedrijf als geheel telt zes wereldwijde businessunits die oplossingen leveren voor een breed scala aan toepassingen, van wetenschappelijke verkenning in de ruimte tot verdediging tegen cyberaanvallen uit het diepe darkweb. Elk van deze GBU’s bestaat uit businesslijnen, die op hun beurt weer productlijnen bevatten. Loodrecht op deze structuur staat een onderzoeksorganisatie, TRT, ook met vestigingen over de hele wereld. In Nederland hebben we er een in Delft en een in Hengelo, waar ik leiding aan geef”, legt De Heer uit. “We draaien allerlei geavanceerde onderzoeksprojecten, relatief onafhankelijk, maar altijd gericht op resultaten die onze GBU’s ten goede komen. Zoals Philips ooit zijn beroemde Natuurkundig Laboratorium had, zo zou je kunnen zeggen dat wij het Natlab van Thales zijn.”

“BCI’s zijn weliswaar een relatief klein onderzoeksonderwerp binnen Thales, toch staan ze op de radar tot in de hoogste regionen”, merkt De Heer op. “Onlangs hield onze CTO op groepsniveau, Bernhard Quendt, een toespraak voor honderd van onze topmanagers. Daarbij noemde hij zes technologieën die volgens hem zeer relevant zijn voor ons bedrijf, en brein-computerinterfaces was er daar een van. Begin volgend jaar organiseer ik een BCI-hackathon met studenten van de Universiteit Twente, en onze groeps-CTO heeft toegezegd om in de jury te komen zitten – op een zondag, op weg van zijn huis in Duitsland naar ons hoofdkantoor in Parijs.”

Serious gaming

De Heer studeerde elektronica aan de HAN, gevolgd door een master cognitiewetenschappen aan de Radboud Universiteit in Nijmegen. Een jaar bij het Nijmeegs Instituut voor Cognitie en Informatie (nu het Donders Instituut) wekte zijn interesse voor toegepast onderzoek, waarna hij die hij verder ontwikkelde bij TNO. Na een promotie in de cognitiewetenschappen aan de Universiteit van Tilburg kwam hij in 2001 terecht bij het Telematica Instituut in Enschede.

“Daar hadden ze net besloten om nieuwe expertisegebieden op te zetten en als de proactieve, ondernemende man die ik ben, heb ik meteen voorgesteld om radicaal te breken met wat ze de afgelopen vijf jaar hadden gedaan en te duiken in iets wat ik cognitieve engineering noemde”, glimlacht De Heer. “Dat vonden ze een heel goed idee en ik kreeg gelijk ook de leiding over deze nieuwe expertisegroep. Met een multidisciplinair team zijn we toen gaan kijken hoe mens en systeem beter op elkaar kunnen worden afgestemd, zodat ze elkaars kracht versterken. Een van de toepassingen die we bouwden, was een proof-of-principle van een bewakingscamerasysteem dat autonoom kon inzoomen op interessante gebieden voor nadere menselijke inspectie.”

In 2007, twee jaar voordat het Telematica Instituut zou overgaan in het inmiddels ter ziele gegane Novay, diende zich een nieuwe zakelijke kans aan – alleen niet de kans die De Heer voor ogen had. “Mijn plan was om een eigen bedrijf te beginnen in cognitieve engineering en ik benaderde een oude bekende bij Thales om hen als launching customer binnen te halen. Ik mocht mijn idee voorleggen aan de toenmalige CTO, Dick Arnold. Mijn pitch van tien minuten werd een discussie van vijf uur. Het klikte en kort daarna, hij stond op het punt om met pensioen te gaan, vroeg hij mij om zijn directeurschap over te nemen bij TRT in Enschede, later verhuisd naar Hengelo. In plaats van mijn klant werd Thales mijn werkgever.”

“TRT had in die tijd een samenwerking met de Universiteit Twente, T-Xchange genaamd”, vertelt De Heer. “Toen ik het overnam als directeur, richtten zij zich op virtual reality in allerlei settings. Onder mijn leiding hebben we de organisatie geprofessionaliseerd en de focus verlegd naar serious gaming. De samenwerking heeft nog tien jaar bestaan: in de eerste vijf jaar keken we naar gamingtechnologie om coöperatieve besluitvormingsprocessen te versnellen, in de tweede vijf naar het gebruik ervan voor educatieve doeleinden. In 2017 ging de organisatie verder als TXchange, een volle dochter van Thales die gamegebaseerde leeroplossingen levert.”

Human-machine teaming

Nu het serious game over was, konden De Heer en zijn TRT-onderzoekers in Hengelo zich storten op een nieuw avontuur. “Bij gamegebaseerd leren gaat het erom mensen te stimuleren nieuwe kennis en gedrag te verwerven. Dat stimuleerde bij ons een hele gedachtegang, van het analyseren van gedrag in games via het meten van de onderliggende neurofysiologie naar biosensing.” Uiteindelijk viel de keuze op het gebruik van hersenactiviteit om menselijk gedrag te beoordelen in de interacties met (autonome) systemen.

Het nieuwe programma begon met een haalbaarheidsstudie. “We hebben allerlei projecten opgezet, zowel op nationaal als Europees niveau, en zijn samenwerkingen aangegaan met leveranciers van hardware en software voor biosensing. We zijn gaan nadenken over welke setups het beste bij ons doel en onze context passen. Eén slim geplaatste sensor is duidelijk veel gebruiksvriendelijker dan een headset waar 256 draden uit komen. Maar waar plaatsen we die sensor? Wat meten we? Hoe interpreteren we de metingen? Hoe vertalen we ze naar een beoordeling? En dan zijn er nog de privacyaspecten van het verzamelen van persoonsgegevens en de ethische aspecten van het interfacen met het menselijk brein.”

De huidige inspanningen van het team zijn gericht op het toepassen van BCI’s in human-machine teaming, zoals De Heer het noemt. “Hersensignalen opvangen om iemands mentale toestand nauwkeurig te interpreteren, dat visualiseren en neurofeedback geven om het stressniveau te verlagen – dat is eigenlijk waar we mee bezig zijn. Als onderdeel van een Europees project zetten we mensen bijvoorbeeld in een crisismanagementsituatie met meetapparatuur op hun hoofd. Terwijl ze hun taken uitvoeren, peilen we realtime hun geestelijke belasting. Als we een dip registreren, krijgt hun begeleider een rood lampje te zien dat aangeeft dat er moet worden ingegrepen. Naar dit soort toepassingen zijn we nu aan het kijken.”

Aan BCI’s zit ook een randje, erkent De Heer, zinspelend op de ethische aspecten. “Het is ook mogelijk om een elektrisch signaal terug te voeren naar de hersenen. Studies tonen aan dat dit de cognitie kan verbeteren, waardoor mensen beter leren, minder vermoeid raken of sneller herstellen. De Amerikaanse marine heeft al onderzoek lopen naar zo’n bidirectionele BCI. En in de medische wereld is diepe hersenstimulatie inmiddels een geaccepteerde behandeling voor tremoren. Hoewel dit nog buiten ons aandachtsgebied valt, draagt het wel bij tot de aantrekkingskracht van de technologie. Ik wil overigens benadrukken dat al onze experimenten van tevoren uitvoerig zijn getoetst door ethische commissies.”

Vrijheid

Waar veel bedrijven hun R&D-speeltuin hebben gesloten, is het Natlab van Thales springlevend. Voor De Heer is dat een van de grote onderscheidende kenmerken van het bedrijf. Met vestigingen dicht bij de universiteiten van Delft en Twente slaat TRT een brug tussen academici en bedrijfsleven, tussen wetenschappelijk onderzoek en zakelijke R&D.

“Er zijn niet zo veel bedrijven meer waar je nog toegepast onderzoek kunt doen naar geavanceerde technologieën zoals brein-computerinterfaces, zonder de druk dat dit direct zakelijk iets op moet leveren”, stelt De Heer. “Natuurlijk zijn er grenzen aan wat we kunnen doen en ja, ons resultaatwindow is smaller geworden, maar Thales biedt nog steeds de vrijheid om vele jaren in de technologietoekomst te kijken.”

Meer weten over werken bij Thales? Op zoek naar een baan bij het leukste high-tech bedrijf van Nederland? Klik hier voor onze vacatures!