Et enkelt kunstig intelligens (AI) system laget av et gelélignende materiale og koblet til elektroder kan "lære" det klassiske videospilletPongå spille og forbedre seg over tid, ifølge en studie publisert i dag 1.

Resultatene er et første skritt mot å vise at syntetiske materialer kan utnytte en grunnleggende form for "minne" for å øke ytelsen, sier Brett Kagan, vitenskapelig sjef ved Cortical Labs i Melbourne, Australia. "Systemet registrerer minnet på en lignende måte som et elveleie registrerer minnet til en elv," sier han.

I 2022 viste Kagan og hans kolleger 2det et system Nevroner i en tallerken – kjent som DishBrain – kan lære å spille det bordtennislignende videospillet gjennom elektrisk stimulering. Inspirert av dette arbeidet lurte Yoshikatsu Hayashi, en biomedisinsk ingeniør ved University of Reading, Storbritannia, og hans kolleger på om et ikke-biologisk materiale også kunne brukesPongkunne kontrollere.

Hayashi og kollegene hans vendte seg til hydrogeler - gelélignende materialer som brukes til forskjellige applikasjoner som komponenter for myke roboter - som inneholder ladede partikler kalt ioner. Når denne hydrogelen er elektrisk stimulert, beveger ionene seg gjennom materialet, trekker vannmolekyler med seg, og endrer hydrogelen. Denne endringen i fordelingen av ioner påvirker de neste arrangementene av partikler, sier Hayashi.

"Det er som et fysisk minne."

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

For å teste om dette "minnet" kan tillate hydrogelenPongFor å spille brukte forskerne elektroder for å koble materialet til spillet på en datamaskin. Spillet ble delt inn i et rutenett med seks ruter tilsvarende seks par elektroder. Hver gang ballen passerte gjennom en av rutene, sendte de tilsvarende elektrodene et elektrisk signal til hydrogelen, noe som førte til at ioneposisjonen endret seg. Deretter målte sensorelektroder den elektriske strømmen til de omplasserte ionene og sendte denne informasjonen tilbake til datamaskinen, som tolket det som en kommando om å flytte spillracketen til en ny posisjon. Over tid ble dette til et grunnleggende "minne" ettersom ionenes bevegelser ble påvirket av deres tidligere omorganiseringer.

Lærer raskt

Til å begynne med traff hydrogelen ballen omtrent halvparten av tiden, men økte treffraten til 60 % på omtrent 24 minutter, noe som tyder på at materialet oppdaterer "minnet" av ballens bevegelser ved hjelp av det ioniske mønsteret. Den forbedrede ytelsen førte også til lengre rally – tidene da ballen er i spill.

Forskerne utførte kontrolleksperimenter der hydrogelen ble gitt falsk informasjon om ballens posisjon eller operert «blind» ved ikke å bli stimulert i det hele tatt. Dette betydde at posisjonene til gelens ioner ikke reflekterte skjermspillet nøyaktig. DePong-Game of the hydrogel viste ingen forbedringer under disse forholdene, noe som tyder på at den bare blir bedre når den mates med riktig informasjon.

Hydrogelen dominertePongikke like raskt som DishBrain, som tok mindre enn 20 minutter å prestere på sitt beste. "Hydrogeler er et mye enklere system," sier Hayashi. Men han legger til at resultatene tyder på at hydrogeler har flere beregningsevner som kan hjelpe forskere med å utvikle mer effektive algoritmer.

"Forfatterne tok en kreativ tilnærming til å bruke konsepter fra nevrovitenskap til et mer fysisk system," sier Kagan. Men mer arbeid må gjøres for å vise at hydrogeler faktisk kan "lære," legger han til.