Учёные научили гидрогель играть и совершенствоваться в видеоигре Pong 🎮🧪

Исследователи показали, что мягкий водосодержащий гидрогель способен не только играть в классическую видеоигру Pong, но и постепенно улучшать свои навыки. Это открытие следует за исследованиями почти двухлетней давности, когда нейроны в чашке Петри обучались играть в ту же игру, демонстрируя «нечто, напоминающее интеллект».

Команда, проводившая последнее исследование, подчеркнула, что гидрогель не является сознательным. «Мы утверждаем, что у него есть память, и благодаря этой памяти он может улучшать свои показатели, приобретая опыт», — пояснил доктор Винсент Стронг из Университета Рединга, первый автор работы. Он отметил, что эксперимент может предложить простой способ разработки алгоритмов для нейросетей, лежащих в основе ИИ-систем, таких как ChatGPT, поскольку современные модели часто вдохновлены биологическими структурами.

Pong, выпущенный в 1972 году, — одна из первых видеоигр с простой концепцией: два блока (ракетки) перемещаются вверх и вниз, отбивая мяч. Чем дольше длится игра, тем выше счёт. В новом исследовании учёные сосредоточились на однопользовательской версии, где ракетка движется вдоль одной стены, чтобы удерживать мяч.

В работе, опубликованной в журнале Cell Reports Physical Science, описан эксперимент: гидрогель, обладающий электроактивными свойствами, был помещён между двумя пластинами с сеткой электродов 3×3, подключённых к компьютеру, имитирующему Pong. Шесть пар электродов имитировали движение мяча, а оставшиеся три пары — положение ракетки. Небольшое напряжение на этих электродах позволило измерять ток и определить, где ракетка находилась в данный момент.

Ключевое свойство гидрогеля — наличие заряженных ионов, которые перемещаются под действием электрического поля и остаются в определённых местах. «Изначально ионы распределены равномерно, поэтому ракетка то попадает, то промахивается», — пояснил Стронг. По мере игры гидрогель получает всё больше электрических стимулов: концентрация ионов повышается там, где мяч чаще всего контактирует с ракеткой. Это работает как «мышечная память»: при более высокой концентрации ток сильнее, и ракетка реагирует точнее.

Таким образом, гидрогель способен чаще отбивать мяч, увеличивая длительность игровых ралли. «Наши исследования показывают, что даже простые материалы могут проявлять сложное адаптивное поведение, обычно присущее живым системам или продвинутым ИИ», — отметил доктор Ёсикацу Хаяши, соавтор исследования.

Доктор Бретт Каган из Cortical Labs, ранее работавший над нейронами, играющими в Pong, отметил, что система гидрогеля демонстрирует базовую форму памяти, похожую на то, как русло реки «запоминает» путь воды. Это может помочь понять, как изменения в среде улучшают прохождение электрических сигналов. Однако он подчеркнул, что для доказательства способности гидрогеля к полноценному обучению требуется ещё много исследований. «Улучшение производительности было привязано к конкретному месту стимуляции. При изменении этого места система не могла адаптироваться», — добавил Каган.

Это исследование открывает новые горизонты в изучении материалов с адаптивными свойствами и их возможного применения в будущих ИИ-системах. 🌊🤖