Ένα απλό σύστημα τεχνητής νοημοσύνης (AI) κατασκευασμένο από υλικό που μοιάζει με ζελέ και συνδέεται με ηλεκτρόδια μπορεί να «μάθει» το κλασικό βιντεοπαιχνίδιΧερσαίοςνα παίξει και να βελτιωθεί με την πάροδο του χρόνου, σύμφωνα με μια μελέτη που δημοσιεύθηκε σήμερα 1.

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

Το 2022, έδειξαν ο Kagan και οι συνάδελφοί του 2ότι ένα σύστημα Νευρώνες σε ένα πιάτο -Γνωστή ως Dishbrain-μπορεί να μάθει να παίζει το βιντεοπαιχνίδι που μοιάζει με τένις μέσω ηλεκτρικής διέγερσης. Εμπνευσμένο από αυτό το έργο, ο Yoshikatsu Hayashi, ένας βιοϊατρικός μηχανικός στο Πανεπιστήμιο Reading, Ηνωμένο Βασίλειο, και οι συνάδελφοί του αναρωτήθηκαν εάν θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί μη βιολογικό υλικόΧερσαίοςθα μπορούσε να ελέγξει.

Ο Hayashi και οι συνάδελφοί 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 μέσω του υλικού, τραβώντας τα μόρια νερού μαζί τους, αλλάζοντας την υδρογέλη. Αυτή η αλλαγή στην κατανομή των ιόντων επηρεάζει τις επόμενες ρυθμίσεις των σωματιδίων, λέει ο Hayashi.

"Είναι σαν μια φυσική μνήμη."

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

Για να ελέγξετε αν αυτή η «μνήμη» θα μπορούσε να επιτρέψει την υδρογέληΧερσαίοςΓια 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 αντιστοιχούν σε έξι ζεύγη ηλεκτροδίων. Κάθε φορά που η μπάλα πέρασε μέσα από ένα από τα τετράγωνα, τα αντίστοιχα ηλεκτρόδια έστειλαν ένα ηλεκτρικό σήμα στην υδρογέλη, προκαλώντας την αλλαγή της θέσης ιόντων. Στη συνέχεια, τα ηλεκτρόδια αισθητήρων μέτρησαν το ηλεκτρικό ρεύμα των ανακατασκευασμένων ιόντων και μεταδίδουν αυτές τις πληροφορίες πίσω στον υπολογιστή, οι οποίες το ερμήνευσαν ως εντολή για να μετακινήσουν τη ρακέτα τυχερών παιχνιδιών σε μια νέα θέση. Με την πάροδο του χρόνου, αυτό σχηματίστηκε σε μια θεμελιώδη «μνήμη», καθώς οι κινήσεις των ιόντων επηρεάστηκαν από τις προηγούμενες αναδιατάξεις τους.

Γρήγορος μαθητής

Αρχικά, η υδρογέλη χτύπησε την μπάλα περίπου το ήμισυ του χρόνου, αλλά αύξησε το ποσοστό επιτυχίας του σε 60% σε περίπου 24 λεπτά, υποδηλώνοντας ότι το υλικό ενημερώνει τη «μνήμη» των κινήσεων της μπάλας χρησιμοποιώντας το ιονικό μοτίβο. Η βελτιωμένη απόδοση οδήγησε επίσης σε μεγαλύτερες συγκεντρώσεις - τις στιγμές που η μπάλα είναι στο παιχνίδι.

Οι ερευνητές διεξήγαγαν πειράματα ελέγχου στα οποία η υδρογέλη έλαβε ψευδείς πληροφορίες σχετικά με τη θέση της μπάλας ή λειτουργούσε «τυφλούς» επειδή δεν διεγείρεται καθόλου. Αυτό σήμαινε ότι οι θέσεις των ιόντων της πηκτής δεν αντικατοπτρίζουν με ακρίβεια το παιχνίδι της οθόνης. ΟΧερσαίος-Με το παιχνίδι της υδρογέλης δεν έδειξε βελτιώσεις κάτω από αυτές τις συνθήκες, υποδηλώνοντας ότι βελτιώνεται μόνο όταν τροφοδοτείται οι σωστές πληροφορίες.

Η υδρογέλη κυριαρχείταιΧερσαίοςΌχι τόσο γρήγορα όσο το Dishbrain, το οποίο χρειάστηκε λιγότερο από 20 λεπτά για να εκτελέσει το καλύτερο. "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 υιοθέτησαν μια δημιουργική προσέγγιση για την εφαρμογή εννοιών από τη νευροεπιστήμη σε ένα πιο φυσικό σύστημα", λέει ο Kagan. Αλλά πρέπει να γίνει περισσότερη δουλειά για να δείξει ότι οι υδρογέλες μπορούν πραγματικά να «μάθουν», προσθέτει.