Et enkelt kunstig intelligens (AI) -system laget av et gelélignende materiale og koblet til elektroder kan 'lære' det klassiske videospilletPongå spille og forbedre 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, sjef for vitenskapelig offiser ved Cortical Labs i Melbourne, Australia. "Systemet registrerer minnet på en lignende måte som hvordan en elveleie registrerer minnet om en elv," sier han.

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

Hayashi og kollegene vendte seg til hydrogeler-gelélignende materialer som ble brukt 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 hydrogel. Denne endringen i fordelingen av ioner påvirker de neste ordningene 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 hydrogel åPongFor å spille brukte forskerne elektroder for å koble materialet til spillet på en datamaskin. Spillet ble delt inn i et rutenett på seks firkanter som tilsvarer seks par elektroder. Hver gang ballen passerte gjennom en av rutene, sendte de tilsvarende elektrodene et elektrisk signal til hydrogel, noe som fikk ionposisjonen til å endre seg. Deretter målte sensorelektroder den elektriske strømmen til de omdisponerte ionene og overførte denne informasjonen tilbake til datamaskinen, som tolket den som en kommando for å flytte spillracket til en ny posisjon. Over tid dannet dette seg til et grunnleggende "minne" da bevegelsene til ionene ble påvirket av deres tidligere omorganiseringer.

Rask elev

Opprinnelig traff hydrogelen ballen omtrent halvparten av tiden, men økte trefffrekvensen til 60% på omtrent 24 minutter, noe som antydet at materialet oppdaterer sitt "minne" av ballens bevegelser ved å bruke det ioniske mønsteret. Den forbedrede ytelsen førte også til lengre stevner - de gangene ballen er i spill.

Forskerne gjennomførte kontrolleksperimenter der hydrogel fikk falsk informasjon om ballens posisjon eller opererte 'blind' ved ikke å bli stimulert i det hele tatt. Dette betydde at posisjonene til gelens ioner ikke gjenspeiler skjermspillet nøyaktig. DePong-Pilen til Hydrogel viste ingen forbedringer under disse forholdene, noe som antydet at det bare blir bedre når det mates riktig informasjon.

Hydrogel dominertePongIkke så raskt som oppvask, 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 antyder at hydrogeler har ytterligere beregningsmuligheter som kan hjelpe forskere med å utvikle mer effektive algoritmer.

"Forfatterne tok en kreativ tilnærming til å anvende 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.