Een eenvoudig kunstmatige intelligentie (AI) -systeem dat bestaat uit een jelly-achtig materiaal en is verbonden met elektroden kan 'leren' om de klassieke videogame pong te spelen en in de loop van de tijd te verbeteren, dus een studie die vandaag is gepubliceerd .

De resultaten zijn een eerste stap om aan te tonen dat synthetische materialen een fundamentele vorm van 'geheugen' kunnen gebruiken om de prestaties te vergroten, zegt Brett Kagan, Chief Scientific Officer bij Cortical Labs in Melbourne, Australië. "Het systeem laat op een vergelijkbare manier zien hoe een rivierbedding de herinnering aan een rivier registreert", zegt hij.

In 2022, Kagan en zijn collega's 2 href = "https://www.nature.com/articles/d41586-03229-y" Data-label = "https://www.nature.com/articles/d41586-03229-y" Data-track-category = "Body Link"> Neuronen in een kom -Bekend als Dishbrain-kan leren de tabel tennis-achtige videogame te spelen door elektrische stimulatie. Geïnspireerd door dit werk, Yoshikatsu Hayashi, een biomedisch ingenieur aan de Universiteit van Reading, Groot-Brittannië en zijn collega's, en zijn collega's, of een niet-biologisch materiaal ook kon beheersen.

Hayashi en zijn collega's wendden zich tot hydrogels - jelly -achtige materialen die worden gebruikt voor verschillende toepassingen zoals componenten voor zachte robots - en bevatten de geladen deeltjes die ionen worden genoemd. Wanneer deze hydrogel elektrisch wordt gestimuleerd, bewegen de ionen door het materiaal en trekken ze watermoleculen ermee, die de hydrogel verandert. Deze verandering in de verdeling van de ionen beïnvloedt de volgende regelingen van deeltjes, zegt Hayashi.

"Het is als een fysiek geheugen."

Om te testen of dit 'geheugen' de hydrogel in staat zou kunnen stellen om pong te spelen, gebruikten de onderzoekers elektroden om het materiaal op het spel op een computer aan te sluiten. Het spel was verdeeld in een rooster van zes vierkanten die overeenkwamen met zes paren van elektroden. Elke keer dat de bal door een van de vierkanten ging, stuurden de overeenkomstige elektroden een elektrisch signaal naar de hydrogel, die de ionenpositie veranderde. Vervolgens gemeten sensorelektroden de elektrische stroom van de omringde ionen en stuurden deze informatie terug naar de computer, die het interpreteerde als een opdracht om het spelracket naar een nieuwe positie te verplaatsen. Na verloop van tijd vormde dit zich in een fundamenteel 'geheugen', omdat de bewegingen van de ionen werden beïnvloed door hun eerdere verschuivingen.

snelle leerling

In het begin raakte de hydrogel de bal ongeveer de helft van de tijd, maar verhoogde het hitnelheid tot 60% in ongeveer 24 minuten, wat aangeeft dat het materiaal zijn 'geheugen' van de bewegingen van de bal bijwerkt met behulp van het ionenpatroon. De verbeterde prestaties leidden ook tot langere rally's - de keren dat de bal betrokken is.

De onderzoekers voerden controle -experimenten uit waarin de hydrogel onjuiste informatie ontving over de positie van de bal of 'blind' werd geëxploiteerd door het helemaal niet te stimuleren. Dit betekende dat de posities van de ionen van de gel niet precies het schermspel weerspiegelden. Onder deze omstandigheden vertoonde het pong spel van de hydrogel geen verbeteringen, wat aangeeft dat het alleen maar beter wordt als de juiste informatie wordt toegevoegd.

De hydrogel domineerde pong niet zo snel als dishbrain, die minder dan 20 minuten nodig had om zijn best te doen. "Hydrogels zijn een veel eenvoudiger systeem", zegt Hayashi. Maar hij voegt eraan toe dat de resultaten aangeven dat hydrogels verdere rekenkundige vaardigheden hebben die onderzoekers kunnen ondersteunen bij het ontwikkelen van efficiëntere algoritmen.

"De auteurs hebben een creatieve benadering gevolgd om concepten over te dragen van neurowetenschappen naar een meer fysiek systeem", zegt Kagan. Maar er moet meer werk worden gedaan om aan te tonen dat hydrogels daadwerkelijk kunnen 'leren', voegt hij eraan toe.