Snel en met hoge precisie
Dat heeft gevolgen voor talloze toepassingen die werken met signalen of datastromen uit sensoren, van MRI-scanners tot systemen die aardbevingen voorspellen. De onderzoekers, Lukas Arts en Egon van den Broek, publiceerden hun resultaten donderdag in Nature Computational Science.
Langzame precieze techniek met factor 100 versneld
'Er bestaan eigenlijk twee veel gebruikte technieken voor signaalverwerking', legt Van den Broek uit. 'De een werkt heel precies, maar was tot op heden zo langzaam dat hij nauwelijks bruikbaar is. Daarom wordt de andere techniek vaak gebruikt in praktische toepassingen: die is razendsnel, maar verliest heel veel kwaliteit bij het verwerken.' De onderzoekers slaagden erin de langzame techniek met een factor honderd te versnellen, waardoor het de beste eigenschappen van beide technieken combineert: snelheid én hoge precisie.
Hersensignalen
De nieuwe rekentechniek kan op allerlei manieren worden ingezet, vertelt Van den Broek. 'Neem bijvoorbeeld een brein-computerinterface waarmee volledig verlamde mensen een rolstoel kunnen besturen. Daarbij kun je niet hebben dat de rolstoel pas na een paar seconden reageert. Je kiest dus voor het snelle algoritme, maar de kwaliteit daarvan is zo laag dat zo’n rolstoel maar een paar signalen kan onderscheiden: links, rechts, versnellen en afremmen. Met deze nieuwe rekentechniek kun je veel meer verschillende signalen herkennen zonder in te leveren op snelheid.'
Klassieke informatica
De onderzoekers hebben de langzamere signaalverwerkingstechniek een factor honderd sneller gemaakt door de achterliggende wiskunde te combineren met de nieuwste inzichten op het gebied van hardware en software. 'Eigenlijk is dit een mooi voorbeeld van klassieke informatica', vertelt Van den Broek. 'Je pakt de wiskundige basis en laat die op een zo snel mogelijke manier draaien op een apparaat.' Daarmee is de nieuwe implementatie ook een factor honderd energiezuiniger.
Interactieve knuffel voor kinderen met autisme
Gaat deze nieuwe technologie ook meteen gebruikt worden in allerlei apparaten in ons dagelijks leven? 'De techniek is er al klaar voor', zegt Van den Broek. 'We stellen ons nieuwe algoritme open source ter beschikking externe link, dus iedereen kan ermee aan de slag.' In een interdisciplinair Europees project externe linkwerken Van den Broek en Arts aan een interactieve knuffel voor kinderen met autisme, als ondersteuning bij diagnose en therapie. 'Een perfecte toepassing van de techniek: de knuffel meet met sensoren heel precies wat er gebeurt, en kan daar vervolgens in real-time op reageren. Dat maakt het mogelijk om de sociale interactie tussen mensen, dieren en robots beter te begrijpen en faciliteren.'