„Blob” wykonany z hydrożelu uczy się grać w ponga jak żywa istota 



Hydrożele wykazały zdolność do uczenia się i poprawiania swoich wyników w grze w ponga dzięki swoim unikalnym właściwościom fizycznym. Materiały te gromadzą „pamięć” swoich wcześniejszych ruchów poprzez przemieszczanie jonów w swojej strukturze, co następnie wpływa na ich przyszłe działania. Naukowcy podłączyli hydrożele do wirtualnego środowiska gry i wykorzystali sygnały elektryczne do przekazywania informacji o pozycji piłki. Ruch jonów w hydrożelu był bezpośrednio odpowiedzialny za kontrolowanie ruchu „nietoperza”.

Przy dalszej zabawie dokładność hydrożelu poprawiła się do 10%. Pokazuje to, że materiały nieożywione mogą dostosowywać się do informacji i je zapamiętywać. Odkrycie to wskazuje na potencjał nowej formy „inteligencji”, która mogłaby zainspirować uproszczone algorytmy sztucznej inteligencji.

Co ciekawe, komórki mózgowe mogą już grać w ponga, gdy są stymulowane elektrycznie, aby otrzymywać informacje zwrotne na temat ich wydajności. Doprowadziło to naukowców do zbadania, czy materiały nieożywione, takie jak hydrożele, mogą naśladować funkcje podobne do mózgu. Okazuje się, że zarówno komórki mózgowe, jak i hydrożele opierają się na podobnym mechanizmie: ruch i dystrybucja jonów pozwala im „zapamiętywać” i reagować na zmiany w środowisku. Główna różnica polega na tym, że jony w komórkach mózgowych poruszają się wewnętrznie, podczas gdy w hydrożelach poruszają się zewnętrznie.

Hydrożele to złożone polimery, które stają się galaretowate w kontakcie z wodą. Typowymi naturalnymi przykładami są żelatyna i agar. W tym badaniu naukowcy wykorzystali elektroaktywny polimer - hydrożel, który zmienia swój kształt pod wpływem prądu elektrycznego.

Ta zmiana kształtu jest możliwa dzięki jonom w środowisku, które poruszają się i przeciągają cząsteczki wody po przyłożeniu sygnału elektrycznego, powodując tymczasowe odkształcenie hydrożelu.

Hydrożel kurczy się wolniej niż pęcznieje, co oznacza, że na każdy ruch jonów wpływają poprzednie ruchy, co przypomina proces zapamiętywania. Jony te nadal poruszają się w hydrożelu w oparciu o poprzednie przegrupowania, począwszy od pierwotnego utworzenia materiału, gdy jony były równomiernie rozmieszczone. Aby przetestować zdolność hydrożelu do wykorzystywania jego fizycznej „pamięci” do działania, naukowcy podłączyli go do wirtualnej gry w Ponga za pomocą elektrod. Stworzyli pętlę sprzężenia zwrotnego między hydrożelowym kijem a pozycją piłki. Ruch jonów w hydrożelu wskazywał pozycję kija, a sygnały elektryczne przekazywały pozycję piłki do hydrożelu.

Eksperyment rozpoczął się od losowego ruchu piłki. Podczas gry naukowcy śledzili, jak skutecznie hydrożel uderzał piłkę i analizowali dynamikę jego działania.
Z czasem hydrożel poprawił się i częściej trafiał w piłkę.

Podczas gdy neurony opanowały grę w około 10 minut, hydrożel potrzebował około 20 minut, aby osiągnąć ten sam poziom umiejętności. Gdy piłka się poruszała, żel przechowywał informacje o jej trajektorii i wykorzystywał te dane do pozycjonowania kija w celu uzyskania optymalnych strzałów. Ruch jonów stworzył „pamięć” wcześniejszych działań, co ostatecznie zwiększyło skuteczność systemu. Większość obecnych algorytmów sztucznej inteligencji opiera się na sieciach neuronowych, ale naukowcy stawiają hipotezę, że hydrożele mogą stanowić alternatywną formę „inteligencji”, która oferuje nowe, prostsze algorytmy.

Przyszłe badania zagłębią się w mechanizmy pamięci hydrożelu i ocenią jego potencjał do wykonywania innych zadań. Wyniki badań zostały opublikowane w Cell Reports Physical Science.

---

Amon
www.strefa44.pl
www.strefa44.com.pl