5.2.1
Welkom in de stad van de toekomst
Welkom in TechVille, de slimme stad van de toekomst!
Onze senior ingenieur, meneer De Vries, neemt jullie mee op een interessante rondleiding door de stad. Hij zal uitleggen hoe verschillende technologische systemen samenwerken om onze stad efficiënter, duurzamer en leefbaarder te maken.
Goedemorgen allemaal!
Mijn naam is meneer De Vries en ik ben de senior ingenieur van TechVille. Laten we op stap gaan en samen ontdekken wat onze stad zo slim maakt.
In deze module gaan jullie zelf aan de slag als jonge ingenieurs. Jullie krijgen de kans om te ontdekken wat een stad slim maakt en hoe technologie kan helpen bij het oplossen van problemen zoals verkeersopstoppingen, energieverbruik en veiligheid.
Samen gaan we nadenken over hoe we onze eigen stad kunnen transformeren tot een slimme stad van de toekomst!
De volgende bus, halte Futurama, vertrekt om 12:03. Er is een snelbus om 12:15.
METRO
KLIK!
1 Informatieverwerkende systemen
Wat betekent een informatieverwerkend systeem?
Het is iets dat informatie ontvangt, verwerkt en opslaat om er later iets nuttigs mee te doen.
Een goed voorbeeld hiervan is een computer. Net zoals jij informatie kunt opslaan in je hersenen om bijvoorbeeld morgen een toets te maken, kan een computer gegevens (zoals tekst, cijfers, afbeeldingen …) opslaan en verwerken om problemen op te lossen of taken uit te voeren.
1.1
Data data data ...
Dawat?
Data zijn eigenlijk gewoon gegevens. Het kan van alles zijn: nummers, woorden, tekeningen of zelfs foto’s. Je leeftijd is bijvoorbeeld een stukje data, net zoals de naam van je favoriete spel of hoeveel tijd je besteedt aan huiswerk. Kortweg: data is informatie die verwerkt kan worden.
Wanneer we veel data verzamelen, kunnen we die gebruiken om dingen beter te begrijpen en keuzes te maken. Stel je voor dat je de temperaturen van elke dag in een week noteert, dan kun je zien welke dagen warm of koud waren.
Data helpt ons dus om dingen te begrijpen en te ontdekken!
Het enkelvoud van ‘data’ is ‘datum’. In de wetenschap en statistiek betekent ‘datum’ één stukje informatie, terwijl ‘data’ meerdere stukjes informatie of een verzameling van gegevens betekent.
1.2 Dataverwerking
Een informatieverwerkend systeem werkt in drie stappen: data verzamelen, data verwerken en opslaan, en data daarna gebruiken om een taak uit te voeren of een beslissing te nemen.
We bekijken dat stap voor stap:
1 Data verzamelen
Eerst moet een systeem informatie (data) uit de omgeving verzamelen. Dit gebeurt meestal met behulp van sensoren. Denk aan een thermometer die de temperatuur meet, een camera die beelden maakt, of een microfoon die geluid opvangt. Al deze sensoren sturen gegevens door naar het systeem.
2
Data verwerken en opslaan
Zodra de data binnenkomt, gaat het systeem deze verwerken. Dit betekent dat de computer of machine kijkt wat de data betekent en wat ermee moet gebeuren. Bijvoorbeeld: als een zelfrijdende auto een voetganger detecteert met behulp van een camera, moet de computer de beelden analyseren en begrijpen dat hij moet afremmen om te stoppen.
Het systeem kan sommige informatie opslaan om later te gebruiken. Bijvoorbeeld: je telefoon onthoudt wifi-wachtwoorden, zodat je de volgende keer automatisch kunt verbinden. Dit opslaan gebeurt in het geheugen van het systeem.
3 Data gebruiken
Nadat de informatie is verwerkt, moet het systeem actie ondernemen. Dat kan een groot aantal dingen zijn, zoals een verkeerslicht dat van kleur verandert of een slimme thermostaat die de verwarming lager zet. Het systeem gebruikt de informatie om beslissingen te nemen en iets nuttigs te doen.
Kies een informatieverwerkend systeem uit TechVille en probeer de verschillende stappen van het informatieverwerkend systeem te onderscheiden.
Informatieverwerkend systeem:
Data verzamelen
Welke data wordt verzameld?
Data verwerken en opslaan Data gebruiken
Wat moet het systeem begrijpen van de verzamelde data?
Wat gebeurt er?
Welke data wordt opgeslagen om later opnieuw te gebruiken?
Deze systemen werken allemaal samen om TechVille slim en efficiënt te maken, terwijl ze helpen energie te besparen, de veiligheid te verbeteren en het leven aangenamer te maken.
2 Algoritmebouwstenen
2.1 Futuristisch droomhuis
Ook jij krijgt straks een plaatsje binnen TechVille.
Teken hieronder jouw futuristische droomhuis dat je in TechVille zou laten bouwen.
Je moet je echter wel aan de bouwstijl van TechVille houden, dus je mag enkel cirkels, driehoeken, vierkanten en rechthoeken gebruiken in je huis.
Let op! Toon je tekening aan niemand!
Noteer nu in de eerste kolom stap voor stap hoe je de tekening hebt gemaakt.
Toon nog steeds jouw tekening aan niemand!
Versie 1
Versie 2
Laat nu je huis tekenen door een klasgenoot aan de hand van het stappenplan hierboven. Lees het stappenplan voor terwijl je klasgenoot tekent.
Toon hem of haar de tekening niet!
Heeft je klasgenoot exact dezelfde tekening gemaakt? Noteer hieronder enkele verschillen.
2.2 Wat is een algoritme?
Een algoritme is een reeks van stappen die je volgt om een probleem op te lossen of een taak te voltooien. Het is een soort ‘recept’ dat precies beschrijft wat je moet doen om iets te bereiken. Je hebt vast wel eens een recept gevolgd om iets te bakken of een stappenplan gebruikt om iets te bouwen. Dat zijn eigenlijk ook algoritmes! Ook jij hebt zonet een algoritme uitgeschreven. Misschien nog niet volledig, maar alvast een goede poging.
Enkele voorbeelden van mogelijke algoritmes:
• Tandenpoetsen
1 Doe wat tandpasta op je tandenborstel.
2 Zet de tandenborstel op je tanden.
3 Poets je tanden van boven naar onder en van links naar rechts.
4 Spoel je mond met water.
5 Spoel je tandenborstel onder stromend water.
• Naar school fietsen
1 Neem je fiets.
2 Fiets rechtdoor tot de eerste straat.
3 Sla rechtsaf en volg het fietspad.
4 Op de rotonde neem je de derde afslag.
5 Ga door tot je de school ziet en stop bij het hek.
Het is heel belangrijk om geen enkele stap over te slaan in je algoritme, want anders kan iemand die jouw stappen volgt iets totaal anders doen dan je bedoelde. Een algoritme werkt namelijk alleen goed als de stappen heel precies en volledig zijn. Misschien is dit de oorzaak dat het getekende huis van jou en dat van je klasgenoot niet hetzelfde zijn!
Kortom:
Als je een stap vergeet of niet precies genoeg bent, kan je klasgenoot jouw algoritme verkeerd begrijpen en daardoor een andere uitkomst krijgen.
Kun je nu jouw algoritme voor je huis aanpassen zodat een klasgenoot exact hetzelfde huis kan tekenen als jij bedoelde? Noteer je nieuwe stappenplan in de tweede kolom op de vorige pagina.
Wat zijn de belangrijkste aanpassingen die je hebt moeten doen?
Laat nu een andere klasgenoot je droomhuis tekenen aan de hand van je tweede stappenplan. Lees opnieuw je stappenplan voor zonder de tekening te tonen. Klopt de tweede tekening beter?
Een Rubik’s Cube oplossen lijkt soms onbegonnen werk. Maar eigenlijk is de oplossing heel eenvoudig: je moet gewoon een stappenplan volgen! Probeer je het zelf eens? janvier - stock.adobe.com
3 Algoritmes in computers
Algoritmes zijn handig om taken op een vaste, duidelijke manier te doen. Ook computers gebruiken algoritmes om taken uit te voeren. Ze volgen stap voor stap instructies die precies vertellen wat ze moeten doen. Net zoals jij dat deed met jouw droomhuis in TechVille! Maar in plaats van de gewone taal die wij gebruiken, hebben computers hun eigen speciale taal nodig.
3.1 Binaire code
Binaire code is de taal die computers gebruiken. In plaats van woorden of cijfers, gebruiken ze alleen 0 en 1. Dat klinkt misschien vreemd, maar het is eigenlijk heel simpel!
Waarom alleen 0 en 1? Een computer heeft kleine schakelaars die aan of uit staan: aan is het cijfer 1 en uit is het cijfer 0. Denk aan een schakelaar van een lamp. Wanneer deze brandt is het cijfer 1 en wanneer deze uit is, is dit het cijfer 0. Door die cijfers oneindig te combineren, maakt een computer code en kan deze rekenen en dingen onthouden. Zo’n 0 of 1 noemen we een bit. Een bit is de kleinste eenheid van informatie in een computer.
Een computer rekent niet per bit, maar per byte. Een byte bestaat uit 8 bits. Als elke bit in een byte 0 of 1 kan zijn, dan kan een byte 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 of 256 verschillende waarden aannemen (van 00000000 tot en met 11111111).
Om grote hoeveelheden data te meten, gebruiken we niet meer gewoon ‘byte’, maar gaan we voorvoegsels toevoegen (net zoals we over gram en kilogram spreken, meter en kilometer ...).
Zo spreken we dus over kilobyte, megabyte en terabyte. Je kent deze begrippen wellicht wel van bestandsgroottes zoals foto’s of apps op je telefoon.
Dit is hoe ze zijn opgebouwd:
• Kilobyte (kB): 1 kB = 1000 byte (net zoals 1 kg gelijk is aan 1000 g)
• Megabyte (MB): 1 MB = 1000 kB
• Gigabyte (GB): 1 GB = 1000 MB
• Terabyte (TB): 1 TB = 1000 GB of 1 000 000 000 000 bytes
Stel je voor dat je een boek schrijft en elke letter in dat boek is een byte. Een kort woord zoals ‘kat’ zou drie bytes zijn (één byte per letter). Een pagina met 1000 woorden zou ongeveer 5000 bytes zijn (aangezien niet elk woord precies drie letters heeft). Een heel boek met 200 pagina’s zou dan ongeveer 1 megabyte aan data zijn.
De kleinste eenheid van informatie in een computer heet een bit. Een bit kan als waarde 0 of 1 hebben.
Een computer rekent per byte. Een byte bestaat uit 8 bits.
Neem je smartphone er even bij en zoek op wat de capaciteit is van je telefoon. Bekijk ook eens hoeveel opslagruimte er nog vrij is. Tip: Je kan dit vinden bij je instellingen. Vul nu de tabel aan.
3.2 Programmeertaal
Om een computer te laten begrijpen wat we willen dat hij doet, gebruiken we programmeertalen. Een programmeertaal is een taal waarmee je met de computer kunt ‘praten’ door instructies te geven in de vorm van code. Sommige programmeertalen bestaan uit tekst (zoals Python of JavaScript) maar voor beginners bestaan er eenvoudige alternatieven.
We gebruiken al eeuwenlang codetalen om boodschappen te versturen. Lang voordat computers bestonden, bedachten mensen slimme manieren om informatie geheim of onduidelijk over te brengen. Enkele voorbeelden:
• Rooksignalen om boodschappen te sturen over verre afstand.
• Morsecode om woorden door te geven via een combinatie van korte en lange geluiden of lichtflitsen.
• Geheimschrift zoals het Caesarcijfer waarbij letters verschoven worden.
Net als wij moesten mensen toen eerst de code ontcijferen om de boodschap te begrijpen. Computers doen eigenlijk precies hetzelfde: ze ontcijferen binaire code (nullen en enen) om alles te begrijpen wat jij ziet of doet. Zo zie je maar: codetaal is niets nieuws!
3.3 Programmeren met Scratch
Scratch is een programmeertaal die speciaal gemaakt is om jongeren op een eenvoudige en leuke manier te leren programmeren. In plaats van te werken met tekstcode (zoals de meeste programmeertalen) werkt Scratch met blokken. Deze blokken kun je zien als puzzelstukjes of legoblokjes, die je in elkaar klikt om een programma te maken. Elk blok geeft een specifieke instructie, bijvoorbeeld iets bewegen, geluid maken of iets tekenen op het scherm. Door blokken aan elkaar te koppelen, bouw je een algoritme dat de computer precies vertelt wat hij moet doen.
Met Scratch kun je bijvoorbeeld:
• Verhalen vertellen via het maken van een stripverhaal of een interactieve presentatie.
• Animaties maken door figuren te laten bewegen en acties uit te laten voeren.
• Games programmeren waarbij de speler zelf iets kan besturen.
•
Scratch wordt wereldwijd door miljoenen jongeren gebruikt om te leren programmeren. Het is een geweldige manier om te leren hoe algoritmes werken en om creatief aan de slag te gaan met technologie.
© MIT Media Lab - scratch.mit.edu, CC BY 2.0
Straks ga je zelf algoritmes bouwen met Scratch. Je gaat ontdekken hoe verschillende blokken samengevoegd kunnen worden om iets te laten gebeuren op het scherm.
Hoe logischer je de blokken aan elkaar zet, hoe beter jouw algoritme zal werken en hoe beter jouw verhaal, animatie, of spel zal zijn!
We bekijken eerst even hoe Scratch in elkaar steekt. Je kan voorbeelden bekijken en zelf programma’s maken via de link hiernaast.
Een overzicht van de Scratch-blokken:
Blauwe blokken laten objecten bewegen.
Bijvoorbeeld bewegen naar een positie of langs een route.
Beweging
Uiterlijken
Geluid
Gebeurtenissen
Besturen
Waarnemen
Functies
Variabelen
Mijn blokken
Paarse blokken passen het uiterlijk van een object aan.
Bijvoorbeeld het veranderen van kostuums of het tonen van tekst.
Roze blokken laten geluid afspelen of passen geluid aan.
Bijvoorbeeld muziek of geluidseffecten.
Gele blokken starten iets.
Bijvoorbeeld ‘Wanneer op de groene vlag wordt geklikt …’ of ‘Wanneer een toets wordt ingedrukt …’.
Donkergele blokken regelen de volgorde van je programma.
Bijvoorbeeld herhalingen, wachttijden of ‘als … dan …’-keuzes.
Lichtblauwe blokken verzamelen informatie.
Bijvoorbeeld het detecteren van muisklikken, aanrakingen of geluiden.
Groene blokken voeren wiskundige berekeningen of andere functies uit.
Bijvoorbeeld optellen, vermenigvuldigen, een willekeurig getal kiezen …
Oranje blokken slaan gegevens op en houden ze bij.
Bijvoorbeeld een score, aantal levens in een game …
Rode blokken maak je zelf om je code overzichtelijk te houden en herhalingen te voorkomen.
Menubalk
Gebruik in het menu Bestand om een nieuw programma te starten, te openen of te bewaren.
Tabbladen
Wissel tussen de verschillende vensters:
• Code: Ontwerp hier je programma.
• Uiterlijken: Maak je eigen sprite of achtergrond. Dit tabblad kan later wijzigen naar Achtergronden.
• Geluiden: Kies een geluid. Maak je eigen geluid of pas een geluid aan.
Blokkenpaneel
Dit bevat de verschillende blokken waarmee je een programma kunt maken. Links staan de verschillende categorieën: Beweging, Uiterlijken, Geluid, Gebeurtenissen, Besturen ...
Uitbreidingen
Hiermee kun je nog andere categorieën en extra modules toevoegen.
Scriptzone
Hier ontwerp je je Scratch-programma. Sleep de verschillende onderdelen van het blokkenpaneel naar dit gebied.
Start/stopknop:
Start je programma.
Stop je programma.
Werkbalk weergave
De scriptzone is vergroot.
De scriptzone en het speelveld zijn even groot.
Fullscreen, het speelveld neemt het volledige scherm in.
Speelveld
Hier komt je Scratch-programma tot leven.
Eigenschappenlijst
Dit zijn de kenmerken van de geselecteerde sprite:
• Sprite: de naam van de sprite
• x/y: de positie van de sprite
• Toon: de sprite zichtbaar of onzichtbaar maken
• Grootte: de grootte van de sprite
• Richting: de richting waarin de sprite beweegt
Je kunt de eigenschappen hier aanpassen of via het project dat je zelf hebt aangemaakt.
Sprite
Dit is het figuurtje dat tot leven komt in je programma. Kies een afbeelding die past bij je verhaal, spel of animatie.
Objectenlijst
Hier zie je de miniaturen van je gekozen sprites en achtergronden. De volgorde kun je aanpassen door te klikken.
Je kunt ook tekenen in Scratch. We gaan een vierkant tekenen.
Om te tekenen in Scratch gebruik je de categorie Pen
Deze kun je toevoegen door linksonder te klikken op Kies een uitbreiding ... en vervolgens Pen te kiezen.
Los eerst volgende vragen op. Deze info heb je nodig om je algoritme te kunnen schrijven.
Hoe groot zijn de hoeken in een vierkant?
Hoeveel graden moet de sprite dan draaien alvorens aan de volgende zijde te beginnen?
Welke belangrijke eigenschappen heeft een vierkant nog?
Schrijf nu eerst het algoritme voor bovenstaand vierkant uit op papier voor je in Scratch begint te werken.
Tip: Laat een sprite minstens 100 stappen zetten om een zichtbare lijn te creëren.
We bekijken nu het algoritme.
wanneer op wordt geklikt
wis alles
maak pendikte 5
maak penkleur
pen neer
neem 100 stappen
draai 90 graden
maak penkleur
neem 100 stappen
draai 90 graden
maak penkleur
neem 100 stappen
draai 90 graden
maak penkleur
neem 100 stappen
draai 90 graden
pen op
Bij de start
Hiermee verwijder je wat getekend is. Laat elk programma hiermee beginnen om bij het testen telkens met een schone lei te starten.
Start met tekenen
pen neer
Je zet de pen neer. De sprite laat nu een spoor na bij het bewegen. Elke beweging wordt getekend.
Bepaal de lay-out
Bepaal de pendikte.
maak pendikte 5 maak penkleur
Bepaal de kleur van je pen.
Stop met tekenen
pen op
Hef de pen opnieuw op om te stoppen met tekenen. wis alles
Kun je nu je algoritme korter maken door herhaling in te voeren? Zet een accolade naast de blokken die je gaat herhalen.
Welke kleur heeft de blok voor de herhaling? Welke blok zul je kiezen?
Is het vierkant een volledig gesloten vierkant met vier even lange zijden en vier rechte hoeken? Pas indien nodig je algoritme aan.
Programmeurs testen en verbeteren hun code vaak meerdere keren. Dus als je aanpassingen moet doen, betekent dat gewoon dat je bezig bent als een echte programmeur!
Zelfevaluatie
Markeer wat voor jouw algoritme van toepassing is.
starter op weg junior expert
Het lukte mij niet om een algoritme uit te schrijven.
Ik gebruikte geen herhaling.
Mijn algoritme tekende een compleet andere figuur dan een vierkant.
Het lukte mij niet om een volledig algoritme uit te schrijven.
Ik paste een herhaling toe nadat iemand anders het mij toonde.
Mijn algoritme tekende een rechthoek.
Het lukte mij een volledig algoritme uit te schrijven met een tip.
Ik paste een herhaling toe nadat ik een tip kreeg.
Mijn algoritme tekende een bijna perfect vierkant.
Het lukte mij om zelf een volledig algoritme uit te schrijven.
Ik slaagde erin om zelf een herhaling toe te passen in mijn algoritme.
Mijn algoritme tekende een perfect vierkant.
Naam:
Klas: Datum: / /
De stad van de toekomst: een nieuwe oplossing
Probleemstelling
Kies een slim systeem
Proficiat! Je bent aangenomen als junior ingenieur van TechVille. Je eerste opdracht bestaat erin een ontwerp te maken om de stad nog meer futureproof te maken. Jij gaat een slimme oplossing ontwerpen voor de stad.
Maak een keuze voor het slimme systeem dat je gaat ontwikkelen:
1 Slim afvalbeheer: een systeem dat signaleert als de afvalbak vol is.
2 Slimme openbare verlichting: een systeem dat de lichten in de stad aanpast naargelang het tijdstip van de dag of de hoeveelheid omgevingslicht.
3 Slimme klimaatbewaking: een systeem dat de luchtkwaliteit en temperatuur in de stad monitort en meldingen stuurt wanneer er iets niet klopt.
Voor welk systeem kies je?
Waarom?
Zoeken naar een oplossing
1 Verzamel informatie
Voor je gaat ontwerpen, verzamel je informatie over je gekozen systeem.
Wat is het doel van dit slimme systeem? Wat zijn de belangrijkste problemen die dit systeem zal oplossen?
Wie gaat het systeem gebruiken en hoe helpt het hen?
Hoe kan technologie helpen bij het verbeteren van dit systeem?
Welke data moet verzameld worden?
Welke omgevingsfactoren moeten meegenomen worden?
Waarom is dit systeem belangrijk voor een slimme stad? Hoe kan dit slimme systeem de stad duurzamer of efficiënter maken?
Welke criteria vind je het allerbelangrijkst voor het succes van dit systeem?
2 Maak een opdeling van je systeem
Maak een duidelijk overzicht van de belangrijkste onderdelen van je systeem. Dit kun je doen door het systeem op te delen in de drie fasen zoals we reeds op pagina 7 bespraken:
1 Invoer: informatie verzamelen.
2 Verwerking: informatie opslaan en verwerken.
3 Uitvoer: data gebruiken in een actie.
Informatieverwerkend systeem:
Data verzamelen Data verwerken en opslaan Data gebruiken
Welke data wordt verzameld?
Wat moet het systeem begrijpen van de verzamelde data? Wat gebeurt er?
Welke data wordt opgeslagen om later opnieuw te gebruiken?
Maak een schema of tekening waarin je het systeem en de interactie tussen de invoer, verwerking en uitvoer laat zien.
3 Kies de juiste sensoren en actuatoren
Welke sensoren heb je nodig? Wat moet elke sensor meten?
Welke actuatoren ga je gebruiken? Wat moet elke actuator doen?
4 Schrijf een algoritme
Kan je aan de hand van bovenstaande informatie een algoritme schrijven?
Splits indien nodig je systeem op in deelsystemen en werk eerst alles als een apart algoritme uit. Nummer telkens elke stap.
Uitvoering
1 Wat hebben we nodig?
Voor ons informatieverwerkend systeem gaan we werken met de micro:bit.
De micro:bit is een klein robotje, of eigenlijk een soort minicomputer, waarmee je allerlei leuke projecten kunt maken. Je kunt de micro:bit zelf laten ‘nadenken’ door een algoritme ervoor te schrijven. Dit algoritme bestaat, net zoals bij Scratch, uit een reeks stappen die precies vertellen wat de micro:bit moet doen.
Het leuke is dat we een programmeeromgeving gebruiken die heel gelijkaardig is aan Scratch: Microsoft MakeCode. Dat betekent dat je, net als bij je Scratch-projecten, werkt met blokken die je aan elkaar klikt. Zo kun je met herkenbare Scratch-blokken bijvoorbeeld bepalen dat de micro:bit een lampje laat branden, een boodschap laat zien op zijn scherm, of zelfs bepaalde bewegingen maakt.
Met de micro:bit kun je allerlei dingen programmeren. Enkele voorbeelden:
• Lichtpatronen weergeven op het scherm.
• Reacties bepalen op aanraking, schudden of bewegen.
• Afspelen van muziek.
• Besturen van robots.
•
2 Hoe gaan we te werk?
We bekijken eerst even van naderbij hoe Microsoft MakeCode en de micro:bit juist werken.
1 Open de website via de QR-code hierboven.
2 Start een nieuw project.
• Klik op ‘Nieuw project’.
• Geef je project een naam en klik op ‘Aanmaken’.
3 Voeg de blokken toe.
• Links van de werkruimte zie je verschillende categorieën met blokken.
• Ga naar de categorie ‘Basis’ en sleep een ‘bij opstarten’-blok naar de werkruimte. Dit blok bevat de code die wordt uitgevoerd wanneer de micro:bit wordt ingeschakeld.
• Voeg een ‘toon tekens’-blok toe aan het ‘bij opstarten’-blok om een bericht op de micro:bit te laten zien. Typ bijvoorbeeld “Hallo!” in het tekstveld.
4 Simuleer je project.
• Gebruik de simulatie aan de linkerkant van het scherm om te zien hoe je code werkt. Klik op de groene pijl om de simulatie te starten.
• Pas je code aan en test opnieuw totdat je tevreden bent met het resultaat.
5 Ontdek meer functies.
• Probeer andere blokken uit de verschillende categorieën, zoals ‘Invoer’ voor knoppen en ‘Lichtjes’ voor lichtpatronen.
• Voeg bijvoorbeeld een blok ‘wanneer knop A wordt ingedrukt’ toe en koppel dit aan een blok ‘toon pictogram’ om een icoon te laten zien wanneer knop A wordt ingedrukt.
6 Sla je project op en deel het.
• Klik op ‘Opslaan’ om je project op te slaan.
• Je kunt je project ook delen met anderen door op de ‘Delen’-knop te klikken en de link te kopiëren.
Nu ga je zelf algoritmes bouwen voor de micro:bit in Microsoft Make Code. Zo leer je niet alleen hoe je een algoritme opstelt, maar ook hoe je dat algoritme gebruikt om een echte robot aan te sturen. Hoe beter en duidelijker je je algoritme opbouwt, hoe beter jouw micro:bit zal reageren op jouw commando’s!
Kijk even terug naar het begin van deze bundel waar je nadacht over de verschillende onderdelen voor je programma.
1 Wat moet de micro:bit kunnen meten?
2 Wat moet de micro:bit doen met de verzamelde informatie?
3 Welke actie moet er worden ondernomen?
Je ontwerp moet voldoen aan de volgende criteria:
• Efficiëntie: Het systeem moet snel en nauwkeurig werken.
• Gebruiksvriendelijkheid: Het systeem moet eenvoudig te gebruiken en te onderhouden zijn.
• Veiligheid: Het systeem moet veilig zijn voor de gebruikers en de stad.
Ga van start met het schrijven van de code voor jouw programma.
Maak van de ruimte hieronder gebruik voor het maken van schetsen, schema’s voor je code, aantekeningen van wat je al probeerde en wat (niet) werkte …
Ingebruikname
Nu je klaar bent met een eerste poging voor het schrijven van een programma voor de micro:bit, is het tijd om te testen of alles werkt zoals je wil. Volg de stappen hieronder om te zien hoe je je programma test en aanpast.
1 Upload je programma naar de micro:bit
• Zorg ervoor dat je micro:bit met een USB-kabel aan de computer is aangesloten.
• Klik op de knop ‘Download’ in de programmeeromgeving. Dit stuurt je code naar de micro:bit.
• Wacht even totdat je een melding krijgt dat de code is overgezet en je micro:bit klaar is.
2 Test je programma stap voor stap
• Probeer elke knop uit. Druk op de knoppen A en B en kijk wat er op het ledscherm van de micro:bit verschijnt.
• Controleer of de juiste afbeelding of tekst, zoals je in je programma hebt ingesteld, verschijnt op je ledscherm.
• Beweeg de micro:bit voorzichtig (als dat een deel van het programma is). Kijk of hij reageert op beweging, zoals schudden of kantelen.
3 Vergelijk met je verwachting
• Klopt wat je ziet met wat je had verwacht?
• Als het niet klopt, maak je dan geen zorgen! Dit is het moment om te kijken waar het misgaat.
4 Pas je programma aan
• Als iets niet werkt zoals je wilt, ga dan terug naar je code in de programmeeromgeving.
• Check je blokken of regels. Controleer of elke knop de juiste actie uitvoert. Misschien staat er een foutje in de blokken of code, of moet je een actie aanpassen.
• Kleine wijzigingen maken vaak een groot verschil! Soms is het veranderen van één blok of regel al genoeg om het probleem op te lossen. Je weet immers: programmeurs testen en verbeteren hun code vaak meerdere keren. Dus als je aanpassingen moet doen, betekent dat gewoon dat je bezig bent als een echte programmeur!
5 Opnieuw uploaden en testen
• Na elke wijziging in je programma download je het opnieuw naar de micro:bit.
• Test het opnieuw op dezelfde manier om te kijken of het nu wel (juist) werkt.
6 Gefeliciteerd, je programma werkt!
• Als alles goed werkt, is je programma klaar. Je hebt geleerd hoe je de micro:bit kunt programmeren, testen en verbeteren.
Reflectie en evaluatie
starter op weg junior expert
Het lukte mij niet om een algoritme te schrijven.
Het lukte mij niet om een werkend programma te krijgen.
Ik heb moeite met samenwerken en luister niet altijd naar anderen.
Ik geef snel op als iets moeilijk is.
Ik vergeet vaak afspraken of kom ze niet na.
Het lukte mij niet om een volledig algoritme te schrijven.
Mijn programma werkt, maar doet helemaal niet wat ik vooropgesteld had.
Ik doe mijn best om goed samen te werken, maar heb af en toe begeleiding nodig.
Ik probeer door te zetten, maar heb soms aanmoediging nodig.
Ik hou me meestal aan afspraken, maar heb soms een herinnering nodig.
Het lukte mij een volledig algoritme te schrijven met een tip.
Mijn programma doet gedeeltelijk wat ik vooropgesteld had.
Ik werk goed samen en hou rekening met anderen.
Ik blijf doorgaan, ook als iets lastig is.
Ik hou me aan afspraken en doe wat ik beloof.
Wat was het moeilijkste onderdeel van het ontwerp?
Het lukte mij zelf een volledig algoritme te schrijven.
Mijn algoritme doet exact wat ik vooropgesteld had.
Ik werk soepel samen, motiveer mijn team en help waar nodig.
Ik geef nooit op, zelfs niet bij grote uitdagingen, en motiveer anderen.
Ik kom altijd afspraken na en help anderen dit ook te doen.
Wat zou je nog veranderen aan je ontwerp als je meer tijd had?
Noteer twee manieren waarop je oplossing nog kan worden verbeterd.
Welk ontwerp heeft jullie het meest verrast?
Welke groep verdient een pluim voor een uitstekende samenwerking?
4 Sensoren en robots
4.1 Sensoren
Je bakt een pizza in de oven terwijl je verder kijkt naar een serie op Netflix. Plots ruikt je neus de heerlijke geur van pizza. Jij weet dat het tijd is om de pizza uit de oven te halen.
Sensoren doen hetzelfde voor informatieverwerkende systemen, zoals computers, telefoons, robots en zelfs auto’s. Beide verzamelen informatie uit de omgeving en sturen die naar een systeem om er iets mee te doen.
4.1.1 Bij mensen
Mensen nemen de omgeving waar via de zintuigen
Noteer de namen van de vijf belangrijkste zintuigen en schrijf erbij welke informatie ze verzamelen.
Je zintuigen geven je heel veel informatie over je omgeving. Al die informatie moet worden gefilterd en verwerkt. Daar dienen je hersenen en de rest van je zenuwstelsel voor. Die sturen vervolgens organen of ledematen aan voor actie of reactie. Zo wekt een brandlucht bij mensen een gevoel van alarmering op die kan resulteren in vluchten, het zoeken naar de brand, het blussen van de brand, het redden van anderen, verstijven van angst …
In een robot of computer stuurt een programma, het besturingssysteem, alle processen aan. Al deze processen zijn geprogrammeerd door mensen. Wanneer een rookmelder rookdeeltjes waarneemt, activeert die het alarm en/of een blussysteem. Niets meer, niets minder. Het voert uit waarvoor het is geprogrammeerd, net als alle andere computers.
In het derde jaar biologie leer je via ISAAC-biologie meer over de verwerking van prikkels.
4.1.2 Bij informatieverwerkende systemen
Hier gebeurt dus iets soortgelijks: net zoals onze hersenen de informatie van onze zintuigen verwerken, verwerken informatieverwerkende systemen de gegevens die hun sensoren verzamelen. Het woord ‘sensor’ is dan ook afgeleid van het Engelse woord ‘sense’, wat ‘zintuig’ betekent.
Sensoren automatiseren ons dagelijks leven. Ze zijn vaak niet zichtbaar, maar ze zijn wel degelijk aanwezig. Zo ken je ongetwijfeld:
• een camerasensor in je telefoon die beelden opvangt - zoals onze ogen dat doen.
• microfoons die als sensoren voor geluid werken - net zoals onze oren dat doen.
• een temperatuursensor die meet hoe warm of koud het is - zoals onze huid dat doet.
Al deze informatie wordt vervolgens verwerkt om beslissingen te nemen of acties uit te voeren, zoals het dimmen van een scherm, het regelen van de temperatuur, het sturen van een robot …
Zintuigen bij mensen verzamelen informatie uit de omgeving en sturen die naar de hersenen om te begrijpen wat er gebeurt.
Sensoren in informatieverwerkende systemen doen hetzelfde: ze verzamelen gegevens uit de omgeving en sturen die naar een computer of besturingssysteem.
Onze hersenen bepalen hoe we ons gedragen, gebaseerd op de gegevens die door onze zintuigen worden waargenomen. In een robot of computer verwerkt een besturingssysteem de gegevens die door de sensoren worden aangeleverd.
Met welke ‘zintuiglijke’ lichaamsdelen komen de onderstaande sensoren overeen?
Noteer bij de sensoren welk signaal ze waarnemen. Kies uit: druk – afstand – beweging – temperatuur.
4.2 Robots
Een robot is een speciaal soort informatieverwerkend systeem. Het is een machine die niet alleen informatie kan verwerken, maar ook dingen kan bewegen en handelingen kan uitvoeren
Hier komt de actuator om de hoek loeren. Een actuator is een onderdeel van een robot dat de informatie die de robot verwerkt, omzet in beweging of een andere fysieke actie.
Stel dat een robotarm bijvoorbeeld een object moet oppakken. De sensoren van de robot zien waar het object ligt. De robot verwerkt die informatie en besluit dat de arm moet bewegen. Maar hoe beweegt die arm? Daar zorgen de actuatoren voor! Actuatoren zijn als de spieren van een robot. Ze zorgen ervoor dat de robot kan ...
• bewegen (bijvoorbeeld zijn arm omhoog tillen).
• draaien (bijvoorbeeld wielen laten draaien om vooruit te rijden).
• drukken of knijpen (bijvoorbeeld de grijpers sluiten om iets vast te pakken).
Herken je de robot?
4.2.1
Actuator
Een actuator krijgt een signaal van de besturingsunit van de robot (de ‘computer’ van de robot) die vertelt wat hij moet doen. Dit signaal zet de actuator om in fysieke beweging of actie. Er zijn verschillende soorten actuatoren, bijvoorbeeld:
• Motoren die zorgen voor draaiende bewegingen (zoals de wielen van een robot).
• Hydraulische of pneumatische actuatoren die gebruikmaken van vloeistof of lucht om kracht te leveren (zoals in zware machines).
• Elektrische actuatoren die stroom gebruiken om kleine bewegingen te maken (zoals een grijper of robotarm).
Voorbeeld: een robot met een grijparm
Stel je voor dat een robot een voorwerp moet oppakken. Dat is in TechVille bijvoorbeeld het geval wanneer de automatische vuilniswagens de vuilbakken gaan ophalen. Hoe gaat dit in z’n werk?
1 Informatie verzamelen
De sensoren van de robot zien het voorwerp (de vuilbak).
2 Informatie verwerken en opslaan
De besturingsunit berekent hoe ver de arm moet bewegen. Denk maar aan de parkeersensor die lawaai gaat maken wanneer je te dicht bij een andere wagen komt.
3 Actie
De actuatoren in de arm en grijper krijgen de instructies en zorgen ervoor dat de arm naar het voorwerp beweegt en het vastpakt.
Kijk nu even terug naar je ingevulde steekkaart op pagina 7. Is het systeem dat je hebt onderzocht een robot? Waarom wel of niet?
Welke andere informatieverwerkende systemen uit TechVille zijn volgens jou robots?
Robots zijn programmeerbare machines die via sensoren informatie verzamelen. De informatie wordt verwerkt, en op basis daarvan zal de robot bewegingen kunnen uitvoeren.
Actuatoren zijn onderdelen die een robot laten bewegen of iets laten uitvoeren.
Ze werken als de spieren van de robot en zetten de opdracht van de robot om in echte actie.
Hebben robots emoties? ‘The most saddest robot’ lijkt er alvast wel te hebben. Deze robot was onderdeel van een kunstwerk getiteld ‘Can’t help myself’. De robot bestond uit een kinetische arm en moest toeschouwers entertainen met zijn spectaculaire bewegingen. Daarnaast was de robotarm geprogrammeerd om de rode vloeistof, die hij zelf verloor, telkens samen te vegen en binnen een vooropgestelde perimeter te houden. Naargelang de tijd verstreek, verloor de robot steeds meer vloeistof. Daarom moest hij continu bezig zijn met het samenvegen van de vloeistof en was er geen tijd meer voor entertainment. Deze repetitieve taak zorgde ervoor dat de robot moedeloos werd en zijn makers hem na 3 jaar stillegden.
Met welke actuatoren komen de onderstaande menselijke activiteiten overeen? Verbind.
4.2.2 Superslimme robot
Vandaag de dag bestaan er steeds meer systemen die zichzelf ‘intelligenter’ maken. Ze verzamelen data, analyseren deze en leren eruit. Het openbaar vervoer in TechVille is daar een voorbeeld van.
De volgende bus, halte Futurama, vertrekt om 12:03. Er is een snelbus om 12:15.
Het systeem dat het openbaar vervoer aanstuurt, verzamelt heel wat data. Enkele mogelijke voorbeelden van verzamelde data en wat ermee gedaan kan worden:
1 Per busrit wordt informatie verzameld over welke haltes het drukst bezocht zijn, en op welk tijdstip. Op basis van die gegevens zal het systeem bijvoorbeeld voorstellen om grotere bussen te laten rijden op dat traject, of een bus extra in te leggen tijdens de piekuren.
2 Het systeem kan ook data verzamelen over het traject dat reizigers afleggen. Zo merkt het systeem bijvoorbeeld dat er dagelijks 200 mensen de bus van punt X naar punt Y nemen, terwijl er enkel bussen rijden van X naar Y met tussenstop in Z. Zo wordt bepaald dat het efficiënter is voor de reizigers dat er ook een rechtstreekse bus ingelegd wordt van punt X naar punt Y.
3 Doordat het systeem alle kennis heeft van welke bus wanneer rijdt, en mogelijke vertragingen op elk traject, werkt het systeem ook als de persoonlijke planner van de reizigers. Zo merkt het bijvoorbeeld op dat je sneller op je bestemming zal zijn als je wacht op de volgende bus, of dat je beter overstapt doordat er vertraging op jouw route gemeld werd.
Hiermee komen we tot wat onze stad TechVille zo slim maakt: artificiële intelligentie.
5
Artificiële intelligentie
5.1 Wat is AI?
AI, voluit Artificiële Intelligentie of kunstmatige intelligentie, betekent dat een computer of machine dingen kan doen die normaal alleen mensen kunnen, zoals denken, beslissingen nemen, leren en problemen oplossen. Je kunt AI zien als een soort slimme technologie die ons helpt om taken sneller, veiliger of makkelijker te maken. In een slimme stad zoals TechVille kan AI onder andere verkeerslichten regelen, vuilnisrobots slimmer maken of zelfrijdende auto’s helpen om veilig door het verkeer te raken.
Maar hoe kan een machine slim zijn? AI werkt doordat een computer steeds betere manieren leert om een taak uit te voeren, vaak door naar heel veel voorbeelden te kijken. Dit leren gebeurt meestal met een proces dat we machinelearning noemen. Door het bestuderen van veel gegevens, zoals foto’s van verkeer of woorden in een tekst, leert de machine zelf om patronen te herkennen en beslissingen te nemen.
AI wordt dus steeds slimmer door zichzelf te verbeteren met data. Het is alsof de machine een eigen ‘brein’ krijgt dat leert om steeds meer taken zelfstandig te doen, soms zelfs beter dan mensen! Met AI kunnen we een toekomst bouwen waarin machines ons op allerlei manieren helpen, van het regelen van verkeer tot het oplossen van ingewikkelde problemen.
5.2 Hoe leert AI?
In TechVille hebben we slimme robots en verkeerslichten die ons helpen en het verkeer regelen. Maar hoe leren die wat ze moeten doen? Dat gebeurt met iets dat we een ‘black box’ (zwarte doos) noemen.
black box output input
algoritme
Hierin herkennen we opnieuw de drie stappen waarmee een informatieverwerkend systeem werkt.
1 De input is het verzamelen van informatie.
2 In de black box wordt de verzamelde informatie verwerkt en opgeslagen.
3 De output tot slot is de actie, waarbij de informatie gebruikt wordt.
Bij het leren wordt data in een machine gestopt, net zoals we ingrediënten in een keukenmachine stoppen. Dat is de input. Deze data kunnen van alles zijn: plaatjes, geluiden, tekst ... In de black box gebeuren allerlei berekeningen die ervoor zorgen dat de machine kan leren. Deze berekeningen en ingewikkelde stappen in de black box kunnen we niet precies zien, maar deze zorgen dat de machine slimmer wordt. Uiteindelijk komt er een resultaat uit: dat is de output.
Een verkeerslicht kan bijvoorbeeld leren om sneller van kleur te veranderen als het ziet dat er veel auto’s wachten. Dit gebeurt allemaal dankzij de black box!
Er zijn verschillende manieren waarop een machine kan leren, net zoals wij op verschillende manieren leren. Soms leren we door naar een voorbeeld te kijken, soms ontdekken we zelf iets nieuws, en soms leren we door onze fouten te verbeteren. Dit geldt ook voor machines. We noemen deze manieren van leren begeleid leren (supervised learning), onbegeleid leren (unsupervised learning) en versterkend leren (reinforcement learning).
5.2.1 Begeleid leren of supervised learning
Wat is het?
Begeleid leren betekent dat een machine leert door voorbeelden te bekijken waarbij het juiste antwoord al bekend is. Net als wanneer je een toets maakt en een leraar vertelt wat goed of fout is, leert de machine wat de juiste reactie moet zijn.
Hoe werkt het?
1 We geven de machine een grote verzameling voorbeelden (input).
2 Voor elk voorbeeld zeggen we wat de juiste uitkomst is (output).
3 De machine onthoudt deze voorbeelden en leert zo steeds beter wat het juiste antwoord is voor verschillende situaties.
Voorbeeld in TechVille: slimme straatverlichting
In TechVille is de openbare verlichting geprogrammeerd om pas aan te gaan wanneer een auto of een persoon (te voet, met de fiets ...) in de buurt komt, en terug te doven als deze gepasseerd is. Zo wordt minder elektriciteit verbruikt. Het systeem leert om bijvoorbeeld het licht aan te laten gaan als een wandelaar in de buurt komt, maar niet aan te gaan als het straatkat is die nadert.
Kun je nog andere voorbeelden geven van begeleid leren uit TechVille?
5.2.2 Onbegeleid leren of unsupervised learning
Wat is het?
Hoe werkt het?
IN WINKELCENTRUM
Bij onbegeleid leren krijgt de machine een berg data, maar niemand zegt wat het juiste antwoord is. De machine moet zelf patronen of groepen ontdekken in de data. Het is alsof je een puzzel maakt zonder een plaatje om je te helpen: je zoekt zelf uit wat bij elkaar hoort.
De volgende bus, halte Futurama, vertrekt om 12:03. Er is een snelbus om 12:15.
UIT
1 We geven de machine een grote verzameling voorbeelden (input).
2 De machine onderzoekt deze data om zelf groepen of patronen te vinden.
3 De machine kan zelf ontdekken wat de interessantste oplossing zou zijn voor de situatie (output).
Voorbeeld in TechVille: slim afvalbeheer In TechVille rijdt een vuilnisrobot rond. Deze robot heeft geleerd om te herkennen in welke wijken er vaak afval wordt gedumpt en welke vuilnisbakken snel vol raken. Door zelf patronen te vinden, weet de robot precies welke routes het best zijn om de stad schoon te houden. Zo bepaalt de robot zelf zijn rijroute om de vuilnisbakken optimaal te legen.
Kun je nog andere voorbeelden geven van onbegeleid leren uit TechVille?
METRO
KLIK!
5.2.3
Versterkend leren of reinforcement learning
Wat is het?
Versterkend leren is leren door te proberen en beloningen te krijgen (trial and error). Elke keer dat de machine iets goed doet, krijgt het een soort beloning. Fouten maken mag hier ook, maar dan krijgt de machine geen beloning en leert het zo van zijn fouten om het steeds beter te doen.
Hoe werkt het?
1 De machine probeert verschillende acties uit (output)
2 Bij elke actie krijgt de machine feedback: een beloning als het goed gaat, en geen beloning bij een verkeerde actie (input).
3 Door steeds meer feedback te krijgen, leert de machine welke acties goed zijn en welke niet.
Voorbeeld in TechVille: zelfrijdende auto’s
Een zelfrijdende auto in de stad van de toekomst leert door oefening. Elke keer dat het veilig door een druk kruispunt rijdt, krijgt het een beloning. Maar als het bijvoorbeeld te dicht bij een ander voertuig komt, krijgt het geen beloning.
Zo leert de auto gaandeweg de veiligste routes te kiezen en goed te reageren op andere voertuigen en weggebruikers.
Kun je nog andere voorbeelden geven van versterkend leren uit TechVille?
Begeleid leren
Aan de hand van gelabelde data leren algoritmes de juiste uitkomst voorspellen.
Onbegeleid leren
Aan de hand van ongelabelde data leert het algoritme zelf structuur aan te brengen.
Versterkend leren
Via ‘trial and error’ leert het algoritme wat juist en fout is.
Een van de slimme systemen in TechVille is het transport met zelfrijdende auto’s. Wat zouden mogelijke voor- en nadelen (of zelfs gevaren) hiervan kunnen zijn?
Voordelen Nadelen
In TechVille willen huisartsen ook graag gebruikmaken van AI. De stad zet daarom in op de ontwikkeling van slimme gezondheidsassistenten. Deze assistenten kunnen de belangrijkste parameters zoals hartslag, bloeddruk … bij de patiënten controleren en geschikt advies geven.
Via welke vorm van leren zal deze AI-tool (wellicht) getraind zijn? Leg uit.
Welke nadelen of gevaren schuilen er in deze toepassing?
Bedenk zelf nog een nieuwe toepassing, die nog niet bestaat in TechVille, waarbij onbegeleid leren zou kunnen gebruikt worden om het slimme systeem te trainen. Licht kort toe hoe je dit zou aanpakken.
5.3.1 Magische machines
Generatieve AI is een soort slimme technologie die nieuwe dingen kan maken, zoals verhalen, tekeningen, muziek en nog veel meer. Een bekend voorbeeld van generatieve AI is ChatGPT, een AI-model dat menselijke tekst kan schrijven. Misschien heb je het al eens gebruikt om een opstel te helpen schrijven of een vraag te beantwoorden?
Waarom maakte je gebruik van generatieve AI?
Welk van volgende herken je? Omcirkel
Ken je nog andere tools voor generatieve AI?
Kun je generatieve AI herkennen?
Bekijk onderstaande voorbeelden. Welke zijn volgens jou door AI gemaakt of geschreven?
De Bengaalse en Siberische tijger verschillen in uiterlijk en leefgebied. De Siberische tijger is de grootste tijger en heeft een dikke, lichtoranje vacht om warm te blijven in de koude, besneeuwde bossen van Rusland. Hij heeft een groot leefgebied, omdat hij veel ruimte nodig heeft om voedsel te vinden. De Bengaalse tijger is kleiner en heeft een donkerdere vacht met heldere zwarte strepen. Hij leeft in warme jungles en graslanden in landen zoals India en Bangladesh. Elke tijger is aangepast aan zijn eigen omgeving om te kunnen overleven.
Hoewel de Bengaalse en Siberische tijger beide tijgersoorten zijn, vertonen ze grote verschillen. De Siberische tijger is de grootste van de twee. Hij leeft vooral in koudere gebieden (Oost-Rusland, NoordChina) hoewel hij amper nog voorkomt in het wild. Zijn vacht is dikker en lichter van kleur om beter aangepast te zijn aan de koude. De Bengaalse tijger leeft in meer tropische gebieden zoals India en Bangladesh, waar hij wel nog vaak in het wild gezien wordt.
5.3.2 Prompt
Een prompt is een korte tekst die je invoert in een AI-tool om een antwoord te krijgen. Het is belangrijk om goede prompts te schrijven om de beste resultaten te krijgen.
Hier zijn enkele tips voor het schrijven van goede prompts:
1 Wees specifiek en concreet. Zorg dat je duidelijk aangeeft wat je wilt weten. Stel bijvoorbeeld beter de vraag: “Vertel me iets over de leefomgeving van tijgers” dan de vraag: “Vertel me iets over dieren”.
2 Geef genoeg achtergrondinformatie. Leg uit waarom je de informatie nodig hebt. Dit helpt de AI-tool om een beter antwoord te geven. Bijvoorbeeld: “Ik schrijf een werkstuk over tijgers en wil meer weten over hun leefomgeving.”
3 Leg duidelijk het doel uit. Is je doel bijvoorbeeld om gewoon wat achtergrondinformatie te krijgen over tijgers, of je wil er een wetenschappelijk opstel voor het vak biologie mee schrijven?
4 Specificeer de resultaten. Als je resultaat te vaag is, stel dan een bijkomende, specifiekere vraag. Misschien wil je in je werkstuk wel het onderscheid maken tussen de Bengaalse en de Siberische tijger, maar geeft de AI-tool daar nu geen specifieke informatie over.
5 Gebruik makkelijke taal
Vermijd ingewikkelde woorden en zinnen. Houd het simpel en duidelijk.
6 Bepaal de doelgroep
Maak duidelijk voor welke leeftijd of groep van mensen je het resultaat wil. Zo wil je bijvoorbeeld eenvoudigere informatie voor kleuters dan voor leerlingen van het vierde middelbaar.
Generatieve AI kan natuurlijk meer dan enkel tekst voor je schrijven. Heel wat tools kunnen ook afbeeldingen genereren. Hou bovenstaande tips in je achterhoofd bij het schrijven van je prompt. Geef daarnaast ook volgende zaken zeker mee in je prompt:
1 Onderwerp en compositie.
Omschrijf duidelijk je onderwerp en de elementen die je op de afbeelding wil. Geef ook mee wat het belangrijkste is en waar je de andere elementen wil zien (kadrering).
2 De stijl van je afbeelding.
Verwacht je een fotorealistisch beeld? Of eerder een illustratie, schets, schilderij ...?
3 Kleurenpalet en sfeer.
Heb je een bepaald kleurgebruik in gedachten? Of moet je illustratie passen in een bepaalde sfeer (levendig, duister ...)?
Tips voor het schrijven van een goede prompt voor generatieve AI:
1 Wees specifiek en concreet.
2 Geef genoeg achtergrondinformatie.
3 Leg duidelijk het doel uit.
4 Specificeer de resultaten.
5 Gebruik makkelijke taal.
6 Bepaal je doelgroep.
Hieronder staat een tekst met informatie over het nieuwe winkelcentrum dat zal openen in TechVille. Laat ChatGPT een leuk krantenartikel schrijven met maximaal 400 tekens. Noteer onder de tekst welke prompt je zou invoeren in ChatGPT.
In de stad van de toekomst opent binnenkort een hypermodern winkelcentrum genaamd CityNova Centrum. Dit futuristische complex zal officieel worden geopend op zaterdag 15 december 2040. Het winkelcentrum bevindt zich aan het nieuwe plein van de stad, EcoPlein. CityNova Centrum biedt een breed scala aan winkels, eetgelegenheden en activiteiten. Enkele hoogtepunten:
Winkels: TechWorld (voor de nieuwste gadgets), EcoStyle (duurzame kleding) en Foodtopia (een supermarkt met alleen lokaal en biologisch voedsel).
Restaurants: Een volledig robotisch restaurant genaamd Byte&Bite en een smoothiebar met exotische smaken: SolarSmoothies.
Activiteiten: Een VR-park waar bezoekers een reis door de tijd kunnen maken en een ruimte genaamd De Creatieve Hub, waar workshops voor kunst en technologie worden georganiseerd. CityNova Centrum belooft een ontmoetingsplek te worden waar technologie, duurzaamheid en ontspanning samenkomen. Kom het ontdekken op het EcoPlein, in het hart van TechVille!
Prompt:
5.3.3 Gevaren van generatieve AI
Hoewel generatieve AI veel voordelen heeft, zijn er ook enkele gevaren waar we op moeten letten.
1 Misinformatie
AI kan soms verkeerde of misleidende informatie genereren. Het is belangrijk om altijd kritisch te blijven en de gegenereerde informatie te controleren.
2 Bias
AI-modellen kunnen (al dan niet opzettelijk) vooroordelen bevatten die in de trainingsdata aanwezig waren. Dit kan leiden tot oneerlijke of bevooroordeelde resultaten. Bijvoorbeeld: een dokter wordt (bijna altijd) als mannelijk omschreven/weergegeven.
3 Privacy
AI kan grote hoeveelheden persoonlijke gegevens verwerken. Het is belangrijk om ervoor te zorgen dat deze gegevens veilig en vertrouwelijk blijven. Geef daarom nooit namen, adressen, telefoonnummers, rijksregisternummers … in je prompt in.
Ken je nog mogelijke gevaren van generatieve AI? Bekijk hierbij ook eens het filmpje via de QR-code.
6.4 Wat kost AI?
AI maakt gebruik van heel slimme computers die ingewikkelde berekeningen uitvoeren. Om ervoor te zorgen dat AI goed werkt, worden er grote netwerken van computers ingezet die samen enorme hoeveelheden informatie verwerken.
Maar al dat rekenen kost veel energie. Computers hebben namelijk stroom nodig om taken uit te voeren. Wanneer we een nieuw AI-programma trainen, wordt er ook veel energie verbruikt. Kijk maar eens naar de grafiek. Het energieverbruik van AI is gigantisch!
CO2-uitstoot (in ton, of 1000 kg
Hoe groter het netwerk van computers en hoe meer gegevens ze krijgen om te trainen, hoe meer berekeningen ze moeten uitvoeren. En hoe meer berekeningen, hoe hoger het energieverbruik.
Maar ook als we een vraag stellen of een opdracht geven aan een AI-systeem dat al getraind is, gebruikt de computer energie. Stel dat je je digitale assistent vraagt om een liedje af te spelen. Dan verbruikt niet alleen je smartphone energie. Je vraag wordt via het internet doorgestuurd naar een andere, grotere computer. Daar luistert een algoritme naar de opname, begrijpt de vraag en geeft een antwoord terug. Elk van deze stappen kost energie.
“Hé Siri, wat voor weer wordt het vandaag?”
“Het wordt zonnig en 25 graden ” begrijpen en zoekt een antwoord.
Het hoge energieverbruik van AI is een probleem. Daarom moeten we goed nadenken over hoe we AI inzetten. We moeten ook zoeken naar manieren om AI efficiënter te maken, door betere algoritmes te gebruiken en de gegevens slimmer te kiezen.
AI heeft een enorme negatieve impact op het milieu. Het is dus belangrijk om er bewust mee om te gaan.
Vlucht tussen New York en San Francisco 1 passagier
Gemiddelde wereldburger 1 passagier
Gemiddelde Belg in 1 jaar
Gemiddelde uitstoot van een wagen in 15 jaar
AI-model
We bekijken even welke AI-tools in TechVille we zeker niet zouden kunnen missen en waarom. Welke tools hou je? Welke elimineer je?
AI-tools behouden AI-tools elimineren Toelichting
AI kan ons leven makkelijker maken, maar zoals bij elke technologie moeten we nadenken over de voor- en nadelen. Door samen na te denken over deze vragen, kunnen we ontdekken hoe we AI verstandig en veilig kunnen gebruiken. Ga hierover in klasgesprek.
• Voordelen met een keerzijde
AI kan veel voordelen bieden, maar kunnen sommige voordelen ook nadelig uitpakken?
Bijvoorbeeld: een robot die je helpt met je huiswerk is handig, maar zou je er ook afhankelijk van kunnen worden?
• Jobs
Denk je dat AI in de toekomst banen zal vervangen? Zou dat positief of negatief zijn?
• Veiligheid
Hoe zou AI invloed kunnen hebben op onze veiligheid, bijvoorbeeld door gezichtsherkenning of drones?
• Kunst door AI
Een schilderij of gedicht door AI gemaakt, is dat volgens jou ook ‘echte’ kunst? Of vind je dat kunst altijd door mensen moet worden gemaakt?
• Impact op het milieu
AI-systemen gebruiken vaak veel energie, vooral de grote computers die nodig zijn voor ingewikkelde berekeningen. Wat zou er gedaan kunnen worden om de impact op het milieu te verminderen?
• Andere gevaren van AI
Zie je nog andere mogelijke gevaren of problemen die kunnen ontstaan door het gebruik van AI? Welke zorgen heb je hierbij? Hoe zouden we dit kunnen oplossen?
actuator zet informatie van een robot om in een fysieke actie
AI / artificiële intelligentie
nabootsen van menselijke vaardigheden (redeneren, anticiperen, zichzelf bijsturen …) met een computersysteem algoritme / stappenplan reeks van stappen die je in de gegeven volgorde volgt om een probleem op te lossen of een taak te voltooien
begeleid leren / supervised learning leerproces van een machine waarbij naar voorbeelden gekeken wordt waarbij het juiste antwoord al bekend is binaire code taal van computers met enkel 0 (uit) en 1 (aan)
data informatie
generatieve AI vorm van artificiële intelligentie die zelf nieuwe dingen kan creëren (tekst, afbeeldingen, geluid ...)
informatieverwerkend systeem
systeem dat informatie ontvangt, verwerkt en opslaat om er later iets nuttigs mee te doen
input het verzamelen van informatie
machinelearning leerproces bij artificiële intelligentie
onbegeleid leren / unsupervised learning leerproces van een machine waarbij een berg data aangereikt wordt waarbij de machine patronen, groepen … moet ontdekken
output het gebruiken van informatie in een actie programmeertaal codetaal waarmee je een computer instructies geeft prompt kort stuk tekst als zoekterm om generatieve AI iets specifiek te laten creëren
robot machine die zowel informatie kan verwerken als handelingen kan uitvoeren
sensor kunstmatig zintuig dat informatie verzamelt uit de omgeving voor een informatieverwerkend systeem
versterkend leren / reinforcement learning leerproces van een machine waarbij via beloning geleerd wordt wat goed is en wat fout is zintuig een gespecialiseerd orgaan dat specifieke prikkels waarneemt
ik ken het!
Colofon
paginanummer
Ik kan uitleggen wat een informatieverwerkend systeem is. p. 6
Ik kan uitleggen wat data is. p. 6
Ik ken de verschillende stappen van dataverwerking en kan bij elke stap een voorbeeld geven. p. 6-7
Ik kan van een gegeven informatieverwerkend systeem de verschillende stappen van dataverwerking onderscheiden en toelichten. p. 6-7
Ik kan een goed algoritme opstellen en uitleggen waarom het een goed algoritme is. p. 9-10
Ik kan uitleggen wat binaire code en programmeertaal is. p. 11-12
Ik ken het verschil tussen een bit en een byte en ik ken de verschillende grootteordes van de eenheid. p. 11
Ik kan een goed algoritme maken met Scratch. p. 16-18
Ik kan, aan de hand van voorbeelden, uitleggen wat sensoren zijn bij mensen. p. 19
Ik kan uitleggen hoe informatieverwerking bij mensen gebeurt. p. 19
Ik kan, aan de hand van voorbeelden, uitleggen wat sensoren zijn bij informatieverwerkende systemen. p. 19-20
Ik kan uitleggen hoe informatieverwerking bij robots gebeurt. p. 19-20
Ik kan uitleggen wat een robot is. Ik kan enkele voorbeelden van veelgebruikte of bekende robots geven. p. 21-22
Ik kan uitleggen wat een actuator is. Ik kan enkele voorbeelden geven van verschillende soorten actuatoren. p. 23-24
Ik kan van een gegeven robot de verschillende stappen van dataverwerking onderscheiden en toelichten. p. 23
Ik kan uitleggen wat AI of artificiële intelligentie is. p. 26
Ik kan uitleggen hoe AI leert aan de hand van een black box. p. 26
Ik kan uitleggen op welke verschillende manieren een machine kan leren. Ik kan bij elke manier een voorbeeld geven. p. 27-28
Ik kan enkele positieve en (mogelijke) negatieve aspecten of gevolgen van AI geven. p. 29-34
Ik kan een goede prompt schrijven voor generatieve AI en weet waaraan een goede prompt voldoet. p. 31
Auteurs Jonas Cottyn, Joke Lippens
Illustrator Martijn van der Voo
Eerste editie
Bestelnummer 90 808 0292
ISBN 978 90 4865 113 9
KB D/2025/0147/047
NUR 126/128/129
Thema YPMT3
Verantwoordelijke uitgever die Keure, Kleine Pathoekeweg 3, 8000 Brugge
RPR 0405 108 325 - © die Keure, Brugge
Niets uit deze uitgave mag verveelvoudigd en/of openbaar gemaakt worden door middel van druk, fotokopie, microfilm of op welke wijze ook zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgever. No parts of this book may be reproduced in any form by print, photoprint, microfilm or any other means without written permission from the publisher. De uitgever heeft naar best vermogen getracht de publicatierechten volgens de wettelijke bepalingen te regelen. Zij die niettemin menen nog aanspraken te kunnen doen gelden, kunnen dat aan de uitgever kenbaar maken.
Die Keure wil het milieu beschermen. Daarom kiezen wij bewust voor papier dat het keurmerk van de Forest Stewardship Council® (FSC®) draagt. Dit product is gemaakt van materiaal afkomstig uit goed beheerde, FSC®-gecertificeerde bossen en andere gecontroleerde bronnen.