Ett enkelt system för konstgjord intelligens (AI) tillverkat av ett geléliknande material och anslutet till elektroder kan "lära sig" det klassiska videospeletPongAtt spela och förbättra med tiden, enligt en studie som publicerades idag 1.

Resultaten är ett första steg mot att visa att syntetiska material kan utnyttja en grundläggande form av "minne" för att öka prestanda, säger Brett Kagan, Chief Scientific Officer på Cortical Labs i Melbourne, Australien. "Systemet registrerar minne på liknande sätt som en flodbädd registrerar minnet om en flod," säger han.

2022 visade Kagan och hans kollegor 2att ett system Neuroner i en maträtt -Känd som Dishbrain-kan lära sig att spela det bordtennisliknande videospel genom elektrisk stimulering. Inspirerad av detta arbete undrade Yoshikatsu Hayashi, en biomedicinsk ingenjör vid University of Reading, Storbritannien och hans kollegor om ett icke-biologiskt material också kunde användasPongkunde kontrollera.

Hayashi och hans kollegor vände sig till hydrogeler-geléliknande material som används för olika applikationer såsom komponenter för mjuka robotar-som innehåller laddade partiklar som kallas joner. När denna hydrogel är elektriskt stimulerad rör sig jonerna genom materialet och drar vattenmolekyler med dem och byter hydrogel. Denna förändring i fördelningen av joner påverkar nästa arrangemang av partiklar, säger Hayashi.

"Det är som ett fysiskt minne."

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

Att testa om detta "minne" kan tillåta hydrogeln attPongFör att spela använde forskarna elektroder för att ansluta materialet till spelet på en dator. Spelet delades upp i ett rutnät på sex rutor motsvarande sex par elektroder. Varje gång bollen passerade genom en av rutorna skickade motsvarande elektroder en elektrisk signal till hydrogeln, vilket fick jonpositionen att förändras. Sedan mätte sensorelektroder den elektriska strömmen för de omfördelade jonerna och överförde denna information tillbaka till datorn, som tolkade den som ett kommando för att flytta spelracket till en ny position. Med tiden bildades detta till ett grundläggande "minne" när jonernas rörelser påverkades av deras tidigare omarrangemang.

Snabblärare

Ursprungligen träffade hydrogel bollen ungefär halva tiden, men ökade sin träfffrekvens till 60% på cirka 24 minuter, vilket tyder på att materialet uppdaterar sitt "minne" av bollens rörelser med det joniska mönstret. Den förbättrade prestanda ledde också till längre rally - de tider då bollen är i spel.

Forskarna genomförde kontrollexperiment där hydrogeln fick falsk information om bollens position eller opererade "blinda" genom att inte stimuleras alls. Detta innebar att positionerna för gelens joner inte exakt återspeglade skärmspelet. DePong-Det på hydrogelen visade inga förbättringar under dessa förhållanden, vilket tyder på att det bara blir bättre när det matas rätt information.

Hydrogelen domineradePongInte så snabbt som skålen, som tog mindre än 20 minuter att uppträda som bäst. "Hydrogeler är ett mycket enklare system," säger Hayashi. Men han tillägger att resultaten antyder att hydrogeler har ytterligare beräkningsfunktioner som kan hjälpa forskare att utveckla effektivare algoritmer.

"Författarna tog ett kreativt tillvägagångssätt för att tillämpa begrepp från neurovetenskap på ett mer fysiskt system," säger Kagan. Men mer arbete måste göras för att visa att hydrogeler faktiskt kan "lära sig", tillägger han.