Кусок гидрогеля может играть в Pong и совершенствовать свое мастерство

Ученые из Университета Рединга (Великобритания) разработали систему искусственного интеллекта из куска гидрогеля, подключенного электродами к компьютеру. Система научилась играть в классическую видеоигру Pong.

Работа опубликована в журнале Cell.

Бретт Каган из лаборатории Cortical Labs в Мельбурне заметил: "Эта система сохраняет память так же естественно, как русло помнит о реке".

В 2022 году Бретт Каган и его коллеги вырастили из нейронов в чашке Петри систему DishBrain, и с помощью электрической стимуляции обучили ее играть в Pong. В новой работе Йосикацу Хаяси из Университета Рединга и использовали для решения той же задачи небиологический материал.

Хаяси и его коллеги обратились к гидрогелям – желеобразным материалам, которые используются для самых разных целей, например, в качестве компонентов для мягких роботов. Гидрогели содержат заряженные частицы – ионы. Когда такой гидрогель подвергается электрической стимуляции, ионы двигаются сквозь материал и увлекают за собой молекулы воды. В результате гидрогель менять свою форму. Хаяси говорит: "Это работает как физическая память".

Чтобы проверить, позволит ли такая "физическая память" куску гидрогеля играть в Pong, исследователи с помощью электродов подключили его к компьютеру. Игровое поле разделили на координатную сетку из шести прямоугольников, которые соответствовали шести парам электродов. Каждый раз, когда шарик проходил через один из прямоугольников, связанные с этим прямоугольником электроды отправляли сигнал гидрогелю, заставляя ионы менять положение. Затем электроды измеряли электрический ток перегруппированных ионов и передавали эту информацию обратно в компьютер, который интерпретировал ее как команду переместить игровую ракетку в новое положение. Постепенно этот процесс сформировал базовую "память".

Сначала гидрогель отражал шарик примерно в половине случаев, но примерно за 24 минуты процент попаданий поднялся до 60%. Это показало, что материал обновляет свою "память" о движении шарика.

Гидрогель освоил Pong не так быстро, как DishBrain, который продемонстрировал результаты обучения уже через 5 минут игры. "Гидрогели – гораздо более простая система. Но и они обладают вычислительными возможностями, которые могут помочь исследователям разрабатывать эффективные алгоритмы", – говорит Хаяси.