Ένα απλό σύστημα τεχνητής νοημοσύνης (AI) κατασκευασμένο από υλικό που μοιάζει με ζελέ και συνδεδεμένο με ηλεκτρόδια μπορεί να «μάθει» το κλασικό βιντεοπαιχνίδιΠονγκνα παίζει και να βελτιώνεται με την πάροδο του χρόνου, σύμφωνα με μια μελέτη που δημοσιεύτηκε σήμερα 1.

Τα αποτελέσματα είναι ένα πρώτο βήμα προς την απόδειξη ότι τα συνθετικά υλικά μπορούν να αξιοποιήσουν μια βασική μορφή «μνήμης» για να ενισχύσουν την απόδοση, λέει ο Brett Kagan, επικεφαλής επιστημονικός υπεύθυνος στα Cortical Labs στη Μελβούρνη της Αυστραλίας. «Το σύστημα καταγράφει τη μνήμη με παρόμοιο τρόπο με τον τρόπο που μια κοίτη καταγράφει τη μνήμη ενός ποταμού», λέει.

Το 2022, ο Kagan και οι συνεργάτες του έδειξαν 2ότι ένα σύστημα Νευρώνες σε ένα πιάτο – γνωστό ως DishBrain – μπορεί να μάθει να παίζει ένα βιντεοπαιχνίδι που μοιάζει με επιτραπέζιο τένις μέσω ηλεκτρικής διέγερσης. Εμπνευσμένοι από αυτό το έργο, ο Yoshikatsu Hayashi, βιοϊατρικός μηχανικός στο Πανεπιστήμιο του Reading, στο Ηνωμένο Βασίλειο, και οι συνεργάτες του αναρωτήθηκαν αν θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί ένα μη βιολογικό υλικόΠονγκμπορούσε να ελέγξει.

Ο Hayashi και οι συνεργάτες του στράφηκαν σε υδρογέλες - υλικά που μοιάζουν με ζελέ που χρησιμοποιούνται για διάφορες εφαρμογές, όπως εξαρτήματα για μαλακά ρομπότ - που περιέχουν φορτισμένα σωματίδια που ονομάζονται ιόντα. Όταν αυτή η υδρογέλη διεγείρεται ηλεκτρικά, τα ιόντα κινούνται μέσα από το υλικό, τραβώντας μαζί τους μόρια νερού, αλλάζοντας την υδρογέλη. Αυτή η αλλαγή στην κατανομή των ιόντων επηρεάζει τις επόμενες διατάξεις των σωματιδίων, λέει ο Hayashi.

«Είναι σαν μια φυσική ανάμνηση».

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

Για να ελέγξετε εάν αυτή η «μνήμη» θα μπορούσε να επιτρέψει στην υδρογέλη να το κάνειΠονγκΓια να παίξουν, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ηλεκτρόδια για να συνδέσουν το υλικό με το παιχνίδι σε έναν υπολογιστή. Το παιχνίδι χωρίστηκε σε ένα πλέγμα έξι τετραγώνων που αντιστοιχούσαν σε έξι ζεύγη ηλεκτροδίων. Κάθε φορά που η μπάλα περνούσε από ένα από τα τετράγωνα, τα αντίστοιχα ηλεκτρόδια έστελναν ένα ηλεκτρικό σήμα στην υδρογέλη, προκαλώντας αλλαγή της θέσης των ιόντων. Στη συνέχεια, τα ηλεκτρόδια αισθητήρων μέτρησαν το ηλεκτρικό ρεύμα των επανατοποθετημένων ιόντων και μετέδωσαν αυτές τις πληροφορίες πίσω στον υπολογιστή, ο οποίος την ερμήνευσε ως εντολή για να μετακινήσετε τη ρακέτα του παιχνιδιού σε μια νέα θέση. Με την πάροδο του χρόνου, αυτό διαμορφώθηκε σε μια θεμελιώδη «μνήμη», καθώς οι κινήσεις των ιόντων επηρεάστηκαν από τις προηγούμενες αναδιατάξεις τους.

Γρήγορη εκμάθηση

Αρχικά, η υδρογέλη χτύπησε την μπάλα περίπου τη μισή ώρα, αλλά αύξησε το ποσοστό χτυπήσεώς της στο 60% σε περίπου 24 λεπτά, υποδηλώνοντας ότι το υλικό ενημερώνει τη «μνήμη» των κινήσεων της μπάλας χρησιμοποιώντας το ιοντικό σχέδιο. Η βελτιωμένη απόδοση οδήγησε επίσης σε μεγαλύτερα ράλι – τις στιγμές που η μπάλα παίζει.

Οι ερευνητές διεξήγαγαν πειράματα ελέγχου στα οποία η υδρογέλη έλαβε ψευδείς πληροφορίες για τη θέση της μπάλας ή λειτουργούσε «τυφλή» χωρίς να διεγείρεται καθόλου. Αυτό σήμαινε ότι οι θέσεις των ιόντων της γέλης δεν αντικατοπτρίζουν με ακρίβεια το παιχνίδι της οθόνης. ΟΠονγκ-Το παιχνίδι της υδρογέλης δεν έδειξε βελτιώσεις υπό αυτές τις συνθήκες, υποδηλώνοντας ότι βελτιώνεται μόνο όταν τροφοδοτείται με τις σωστές πληροφορίες.

Κυριάρχησε η υδρογέληΠονγκόχι τόσο γρήγορα όσο το DishBrain, το οποίο χρειάστηκε λιγότερο από 20 λεπτά για να αποδώσει τα μέγιστα. «Οι υδρογέλες είναι ένα πολύ απλούστερο σύστημα», λέει ο Hayashi. Αλλά προσθέτει ότι τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι οι υδρογέλες έχουν πρόσθετες υπολογιστικές δυνατότητες που θα μπορούσαν να βοηθήσουν τους ερευνητές να αναπτύξουν πιο αποτελεσματικούς αλγόριθμους.

«Οι συγγραφείς ακολούθησαν μια δημιουργική προσέγγιση για την εφαρμογή εννοιών από τη νευροεπιστήμη σε ένα πιο φυσικό σύστημα», λέει ο Kagan. Αλλά χρειάζεται περισσότερη δουλειά για να φανεί ότι οι υδρογέλες μπορούν πραγματικά να «μάθουν», προσθέτει.