Yksinkertainen hyytelömäisestä materiaalista valmistettu tekoälyjärjestelmä, joka on kytketty elektrodeihin, voi "oppia" klassisen videopelinPongpelata ja kehittyä ajan myötä tänään julkaistun tutkimuksen mukaan 1.

Tulokset ovat ensimmäinen askel sen osoittamisessa, että synteettiset materiaalit voivat hyödyntää "muistin" perusmuotoa suorituskyvyn parantamiseksi, sanoo Brett Kagan, Cortical Labsin tutkimusjohtaja Melbournessa, Australiassa. "Järjestelmä tallentaa muistia samalla tavalla kuin joenuoma tallentaa muistin joesta", hän sanoo.

Vuonna 2022 Kagan ja hänen kollegansa osoittivat 2että järjestelmä Neuronit lautasessa – joka tunnetaan nimellä DishBrain – voi oppia pelaamaan pöytätennistä muistuttavaa videopeliä sähköstimulaation avulla. Tämän työn innoittamana Yoshikatsu Hayashi, biolääketieteen insinööri Readingin yliopistosta, Iso-Britannia, ja hänen kollegansa pohtivat, voitaisiinko myös ei-biologista materiaalia käyttää.Pongvoisi hallita.

Hayashi ja hänen kollegansa kääntyivät hydrogeeleihin - hyytelömäisiin materiaaleihin, joita käytetään erilaisiin sovelluksiin, kuten pehmeiden robottien komponentteihin - jotka sisältävät varautuneita hiukkasia, joita kutsutaan ioneiksi. Kun tätä hydrogeeliä stimuloidaan sähköisesti, ionit liikkuvat materiaalin läpi vetämällä vesimolekyylejä mukanaan ja muuttaen hydrogeeliä. Tämä muutos ionien jakautumisessa vaikuttaa hiukkasten seuraaviin järjestelyihin, Hayashi sanoo.

"Se on kuin fyysinen muisto."

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

Sen testaamiseksi, voisiko tämä "muisti" sallia hydrogeelinPongPelatakseen tutkijat käyttivät elektrodeja yhdistämään materiaalin peliin tietokoneella. Peli jaettiin kuuden ruudun ruudukkoon, jotka vastaavat kuutta elektrodiparia. Joka kerta kun pallo kulki yhden ruudun läpi, vastaavat elektrodit lähettivät sähköisen signaalin hydrogeeliin, mikä sai ionin aseman muuttumaan. Sen jälkeen anturielektrodit mittasivat uudelleen sijoittuneiden ionien sähkövirran ja lähettivät tämän tiedon takaisin tietokoneelle, joka tulkitsi sen käskyksi siirtää pelimaila uuteen asentoon. Ajan myötä tästä muodostui perustavanlaatuinen "muisti", koska ionien liikkeisiin vaikuttivat niiden aikaisemmat uudelleenjärjestelyt.

Nopea oppija

Aluksi hydrogeeli osui palloon noin puolet ajasta, mutta nosti sen osumanopeuden 60 prosenttiin noin 24 minuutissa, mikä viittaa siihen, että materiaali päivittää "muistiaan" pallon liikkeistä ionikuvion avulla. Parantunut suorituskyky johti myös pidempiin ralliin – aikoihin, jolloin pallo on pelissä.

Tutkijat suorittivat kontrollikokeita, joissa hydrogeelille annettiin väärää tietoa pallon asennosta tai sitä toimittiin "sokeana" olemalla stimuloitumatta ollenkaan. Tämä tarkoitti, että geelin ionien paikat eivät kuvastaneet tarkasti näyttöpeliä. ThePong-Hydrogeelipeli ei osoittanut parannuksia näissä olosuhteissa, mikä viittaa siihen, että se paranee vain, kun sille syötetään oikeat tiedot.

Hydrogeeli hallitsiPongei niin nopeasti kuin DishBrain, jonka suorittaminen parhaimmillaan kesti alle 20 minuuttia. "Hydrogeelit ovat paljon yksinkertaisempi järjestelmä", Hayashi sanoo. Mutta hän lisää, että tulokset viittaavat siihen, että hydrogeeleillä on lisää laskentaominaisuuksia, jotka voivat auttaa tutkijoita kehittämään tehokkaampia algoritmeja.

"Kirjoittajat omaksuivat luovan lähestymistavan soveltaessaan käsitteitä neurotieteestä fyysisempään järjestelmään", Kagan sanoo. Mutta enemmän työtä on tehtävä sen osoittamiseksi, että hydrogeelit voivat todella "oppia", hän lisää.