Un simple système d'intelligence artificielle (IA) constitué d'un matériau semblable à de la gelée et connecté à des électrodes peut « apprendre » le jeu vidéo classiquePongjouer et s'améliorer au fil du temps, selon une étude publiée aujourd'hui 1.

Les résultats constituent une première étape vers la démonstration que les matériaux synthétiques peuvent exploiter une forme de base de « mémoire » pour améliorer les performances, déclare Brett Kagan, directeur scientifique de Cortical Labs à Melbourne, en Australie. "Le système enregistre la mémoire de la même manière que le lit d'une rivière enregistre la mémoire d'une rivière", dit-il.

En 2022, Kagan et ses collègues ont montré 2qu'un système Neurones dans une assiette – connu sous le nom de DishBrain – peut apprendre à jouer à un jeu vidéo de type tennis de table grâce à la stimulation électrique. Inspirés par ces travaux, Yoshikatsu Hayashi, ingénieur biomédical à l'Université de Reading, au Royaume-Uni, et ses collègues se sont demandé si un matériau non biologique pouvait également être utilisé.Pongpouvait contrôler.

Hayashi et ses collègues se sont tournés vers les hydrogels – des matériaux gélatineux utilisés pour diverses applications telles que les composants de robots mous – qui contiennent des particules chargées appelées ions. Lorsque cet hydrogel est stimulé électriquement, les ions se déplacent à travers le matériau, entraînant avec eux les molécules d’eau, modifiant ainsi l’hydrogel. Ce changement dans la distribution des ions influence les prochains arrangements de particules, explique Hayashi.

"C'est comme une mémoire physique."

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

Pour tester si cette « mémoire » pourrait permettre à l'hydrogel dePongPour jouer, les chercheurs ont utilisé des électrodes pour connecter le matériel au jeu sur un ordinateur. Le jeu était divisé en une grille de six carrés correspondant à six paires d'électrodes. Chaque fois que la bille traversait l’un des carrés, les électrodes correspondantes envoyaient un signal électrique à l’hydrogel, provoquant un changement de position des ions. Ensuite, des électrodes de capteur ont mesuré le courant électrique des ions redéployés et ont transmis cette information à l'ordinateur, qui l'a interprété comme une commande pour déplacer la raquette de jeu vers une nouvelle position. Au fil du temps, cela s'est transformé en une « mémoire » fondamentale, les mouvements des ions étant influencés par leurs réarrangements précédents.

Apprentissage rapide

Initialement, l'hydrogel frappait la balle environ la moitié du temps, mais augmentait son taux de réussite à 60 % en 24 minutes environ, ce qui suggère que le matériau met à jour sa « mémoire » des mouvements de la balle en utilisant le modèle ionique. L’amélioration des performances a également conduit à des échanges plus longs – les moments où le ballon est en jeu.

Les chercheurs ont mené des expériences de contrôle dans lesquelles l'hydrogel recevait de fausses informations sur la position de la balle ou fonctionnait « à l'aveugle » en n'étant pas du tout stimulé. Cela signifiait que les positions des ions du gel ne reflétaient pas avec précision le jeu à l'écran. LePong-Le jeu de l'hydrogel n'a montré aucune amélioration dans ces conditions, ce qui suggère qu'il ne s'améliore que lorsqu'on lui donne les informations correctes.

L'hydrogel a dominéPongpas aussi rapide que DishBrain, qui a mis moins de 20 minutes pour fonctionner de manière optimale. "Les hydrogels sont un système beaucoup plus simple", explique Hayashi. Mais il ajoute que les résultats suggèrent que les hydrogels possèdent des capacités de calcul supplémentaires qui pourraient aider les chercheurs à développer des algorithmes plus efficaces.

"Les auteurs ont adopté une approche créative pour appliquer les concepts des neurosciences à un système plus physique", explique Kagan. Mais il reste encore du travail à faire pour montrer que les hydrogels peuvent réellement « apprendre », ajoute-t-il.