Проста система с изкуствен интелект (AI), направена от желеобразен материал и свързана с електроди, може да „научи“ класическата видеоиграПонгда играете и да се подобрявате с времето, според проучване, публикувано днес 1.

Резултатите са първа стъпка към показване, че синтетичните материали могат да използват основна форма на „памет“ за повишаване на производителността, казва Брет Каган, главен научен директор в Cortical Labs в Мелбърн, Австралия. „Системата записва паметта по подобен начин, както речното корито записва паметта на река“, казва той.

През 2022 г. Каган и колегите му показаха 2че една система Неврони в чиния – известен като DishBrain – може да се научи да играе подобна на тенис на маса видео игра чрез електрическа стимулация. Вдъхновени от тази работа, Йошикацу Хаяши, биомедицински инженер от университета в Рединг, Обединеното кралство, и колегите му се чудеха дали може да се използва и небиологичен материалПонгможе да контролира.

Хаяши и колегите му се обърнаха към хидрогелове - подобни на желе материали, използвани за различни приложения, като компоненти за меки роботи - които съдържат заредени частици, наречени йони. Когато този хидрогел е електрически стимулиран, йоните се движат през материала, дърпайки водни молекули със себе си, променяйки хидрогела. Тази промяна в разпределението на йони влияе върху следващите подредби на частиците, казва Хаяши.

„Това е като физическа памет.“

Animierte Sequenz eines Computers, der Hydrogele spielt das Videospiel Pong.

За да провери дали тази „памет“ може да позволи на хидрогела даПонгЗа да играят, изследователите са използвали електроди, за да свържат материала с играта на компютър. Играта беше разделена на мрежа от шест квадрата, съответстващи на шест двойки електроди. Всеки път, когато топката преминаваше през един от квадратите, съответните електроди изпращаха електрически сигнал към хидрогела, причинявайки промяна на позицията на йона. След това сензорните електроди измерват електрическия ток на повторно разпределените йони и предават тази информация обратно на компютъра, който я интерпретира като команда за преместване на ракетата за игри на нова позиция. С течение на времето това се оформи като фундаментална „памет“, тъй като движенията на йоните бяха повлияни от техните предишни пренареждания.

Бързо обучаващ се

Първоначално хидрогелът удря топката около половината от времето, но увеличава скоростта на попадение до 60% за около 24 минути, което предполага, че материалът актуализира своята „памет“ за движенията на топката, използвайки йонния модел. Подобреното представяне доведе и до по-дълги разигравания – моментите, когато топката е в игра.

Изследователите проведоха контролни експерименти, при които на хидрогела беше дадена фалшива информация за позицията на топката или работеше „на сляпо“, като изобщо не беше стимулиран. Това означаваше, че позициите на йоните на гела не отразяват точно играта на екрана. TheПонг-Играта на хидрогела не показа подобрения при тези условия, което предполага, че се подобрява само когато се захранва с правилната информация.

Доминираше хидрогелътПонгне толкова бърз, колкото DishBrain, който отне по-малко от 20 минути, за да се представи най-добре. „Хидрогеловете са много по-проста система“, казва Хаяши. Но той добавя, че резултатите показват, че хидрогеловете имат допълнителни изчислителни възможности, които могат да помогнат на изследователите да разработят по-ефективни алгоритми.

„Авторите възприеха творчески подход към прилагането на концепции от невронауката към по-физическа система“, казва Каган. Но трябва да се направи още работа, за да се покаже, че хидрогеловете всъщност могат да „учат“, добавя той.