Un semplice sistema di intelligenza artificiale (AI) costituito da un materiale gelatinoso e collegato a degli elettrodi può "imparare" il classico videogiocoPongoper giocare e migliorare nel tempo, secondo uno studio pubblicato oggi 1.

I risultati sono un primo passo verso la dimostrazione che i materiali sintetici possono sfruttare una forma base di "memoria" per migliorare le prestazioni, afferma Brett Kagan, direttore scientifico presso Cortical Labs a Melbourne, Australia. "Il sistema registra la memoria in modo simile a come il letto di un fiume registra la memoria di un fiume", afferma.

Nel 2022, Kagan e i suoi colleghi lo hanno mostrato 2che un sistema Neuroni in un piatto - noto come DishBrain - può imparare a giocare a un videogioco simile al ping-pong attraverso la stimolazione elettrica. Ispirati da questo lavoro, Yoshikatsu Hayashi, un ingegnere biomedico dell'Università di Reading, nel Regno Unito, e i suoi colleghi si sono chiesti se fosse possibile utilizzare anche un materiale non biologicoPongopotrebbe controllare.

Hayashi e i suoi colleghi si sono rivolti agli idrogel – materiali gelatinosi utilizzati per varie applicazioni come componenti per robot morbidi – che contengono particelle cariche chiamate ioni. Quando questo idrogel viene stimolato elettricamente, gli ioni si muovono attraverso il materiale, trascinando con sé le molecole d'acqua, modificando l'idrogel. Questo cambiamento nella distribuzione degli ioni influenza la successiva disposizione delle particelle, dice Hayashi.

"È come una memoria fisica."

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

Per verificare se questa "memoria" potrebbe consentire all'idrogel di farloPongoPer giocare, i ricercatori hanno utilizzato degli elettrodi per collegare il materiale al gioco su un computer. Il gioco era suddiviso in una griglia di sei quadrati corrispondenti a sei paia di elettrodi. Ogni volta che la pallina passava attraverso uno dei quadrati, gli elettrodi corrispondenti inviavano un segnale elettrico all'idrogel, provocando il cambiamento della posizione degli ioni. Quindi gli elettrodi del sensore misuravano la corrente elettrica degli ioni ridistribuiti e trasmettevano queste informazioni al computer, che le interpretava come un comando per spostare la racchetta da gioco in una nuova posizione. Nel corso del tempo, questa si è trasformata in una “memoria” fondamentale poiché i movimenti degli ioni sono stati influenzati dai loro precedenti riarrangiamenti.

Studente veloce

Inizialmente, l'idrogel colpiva la palla circa la metà delle volte, ma ha aumentato la sua percentuale di successo al 60% in circa 24 minuti, suggerendo che il materiale sta aggiornando la sua "memoria" dei movimenti della palla utilizzando lo schema ionico. Il miglioramento delle prestazioni ha portato anche a scambi più lunghi, ovvero i tempi in cui la palla è in gioco.

I ricercatori hanno condotto esperimenti di controllo in cui all'idrogel venivano fornite false informazioni sulla posizione della palla o funzionavano "alla cieca" senza essere affatto stimolati. Ciò significava che le posizioni degli ioni del gel non riflettevano accuratamente il gioco sullo schermo. ILPongo-Il gioco dell'idrogel non ha mostrato miglioramenti in queste condizioni, suggerendo che migliora solo se alimentato con le informazioni corrette.

L'idrogel ha dominatoPongonon così veloce come DishBrain, che ha impiegato meno di 20 minuti per funzionare al meglio. "Gli idrogel sono un sistema molto più semplice", afferma Hayashi. Ma aggiunge che i risultati suggeriscono che gli idrogel hanno capacità computazionali aggiuntive che potrebbero aiutare i ricercatori a sviluppare algoritmi più efficienti.

"Gli autori hanno adottato un approccio creativo per applicare i concetti delle neuroscienze a un sistema più fisico", afferma Kagan. Ma c'è ancora molto lavoro da fare per dimostrare che gli idrogel possono effettivamente "imparare", aggiunge.