Et simpelt kunstig intelligens (AI) system lavet af et gelélignende materiale og forbundet til elektroder kan 'lære' det klassiske videospilPongat spille og forbedre over tid, ifølge en undersøgelse offentliggjort i dag 1.

Resultaterne er et første skridt i retning af at vise, at syntetiske materialer kan udnytte en grundlæggende form for 'hukommelse' til at øge ydeevnen, siger Brett Kagan, chief scientific officer ved Cortical Labs i Melbourne, Australien. "Systemet registrerer hukommelsen på samme måde, som en flodseng registrerer hukommelsen af ​​en flod," siger han.

I 2022 viste Kagan og hans kolleger 2at et system Neuroner i et fad – kendt som DishBrain – kan lære at spille det bordtennislignende videospil gennem elektrisk stimulation. Inspireret af dette arbejde spekulerede Yoshikatsu Hayashi, en biomedicinsk ingeniør ved University of Reading, UK, og hans kolleger på, om et ikke-biologisk materiale også kunne brugesPongkunne styre.

Hayashi og hans kolleger vendte sig mod hydrogeler - gelélignende materialer, der bruges til forskellige applikationer, såsom komponenter til bløde robotter - der indeholder ladede partikler kaldet ioner. Når denne hydrogel stimuleres elektrisk, bevæger ionerne sig gennem materialet, trækker vandmolekyler med sig, hvilket ændrer hydrogelen. Denne ændring i fordelingen af ​​ioner påvirker de næste arrangementer af partikler, siger Hayashi.

"Det er ligesom en fysisk hukommelse."

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

For at teste, om denne 'hukommelse' kunne tillade hydrogelenPongFor at spille brugte forskerne elektroder til at forbinde materialet med spillet på en computer. Spillet var opdelt i et gitter med seks firkanter svarende til seks par elektroder. Hver gang kuglen passerede gennem en af ​​firkanterne, sendte de tilsvarende elektroder et elektrisk signal til hydrogelen, hvilket fik ionpositionen til at ændre sig. Derefter målte sensorelektroder den elektriske strøm af de omplacerede ioner og transmitterede denne information tilbage til computeren, som fortolkede det som en kommando om at flytte spilleketcheren til en ny position. Med tiden blev dette til en grundlæggende 'hukommelse', da ionernes bevægelser blev påvirket af deres tidligere omlejringer.

Lærer hurtigt

I starten ramte hydrogelen bolden omkring halvdelen af ​​tiden, men øgede dens hitrate til 60 % på omkring 24 minutter, hvilket tyder på, at materialet opdaterer sin 'hukommelse' af boldens bevægelser ved hjælp af det ioniske mønster. Den forbedrede præstation førte også til længere stævner - de tidspunkter, hvor bolden er i spil.

Forskerne gennemførte kontroleksperimenter, hvor hydrogelen fik falsk information om boldens position eller blev opereret 'blind' ved slet ikke at blive stimuleret. Dette betød, at positionerne af gelens ioner ikke nøjagtigt afspejlede skærmspillet. DePong-Game of the hydrogel viste ingen forbedringer under disse forhold, hvilket tyder på, at den kun bliver bedre, når den får den korrekte information.

Hydrogelen domineredePongikke så hurtigt som DishBrain, som tog mindre end 20 minutter at yde sit bedste. "Hydrogeler er et meget enklere system," siger Hayashi. Men han tilføjer, at resultaterne tyder på, at hydrogeler har yderligere beregningsevner, der kan hjælpe forskere med at udvikle mere effektive algoritmer.

"Forfatterne tog en kreativ tilgang til at anvende begreber fra neurovidenskab til et mere fysisk system," siger Kagan. Men der skal arbejdes mere for at vise, at hydrogeler faktisk kan 'lære', tilføjer han.