Фізики створили «розумний» гідрогель та навчили його грати у віртуальний пінг-понг

Британські інженери розробили штучний інтелект на основі здатного до навчання гідрогелю. Такий гідрогель, під’єднаний через електроди до комп’ютера, зміг пограти у відеогру Pong — цифровий варіант класичного настільного тенісу. Після приблизно 24 хвилин гри точність влучання по «м’ячу» в штучного інтелекту зросла, а протягом усього експерименту кількість влучань збільшувалася. Таку систему у майбутньому можна буде використати для покращення алгоритмів машинного навчання. Про відкриття повідомили у журналі Cell Reports Physical Science.

Для чого вчити гідрогель грати в пінг-понг?

Біологічні системи самі собою є доволі складними і без повного розуміння їхніх внутрішніх процесів складно досягти у штучного інтелекту такого ж рівня мислення, як у живих істот. Раніше науковцям вдалося навчити грати в Pong систему DishBrain, яка складалася з нейронів у чашці Петрі, приєднаних до комп’ютера електродами. Тепер дослідники з британського Університету Редінга вирішили перевірити, чи прості небіологічні системи також здатні до мінімальної пам’яті та навчання.

Як працює новий винахід?

Науковці створили електроактивний, тобто здатний проводити струм, гідрогель і під’єднали його через електроди до комп’ютера. Щоб «навчити» таку систему, вони розробили варіант гри Pong з поділеним на шість квадратів полем, де кожному з квадратів відповідав один електрод.

Під час проходження м’яча на екрані одним з квадратів, електрод стимулював відповідну ділянку гідрогеля, через що всередині нього починали рухатися заряджені частинки, іони. Такий рух іонів впливав на подальше розташування частинок у гідрогелі, а тоді зміни в електричному струмі, що проходить через гідрогель, фіксував електрод іншого квадрата, передаючи сигнал у комп’ютер для пересування «ракетки».

На початку свого навчання точність влучання по м’ячу в середній ділянці поля складала 50 відсотків, а вже за 24 хвилини досягла 60 відсотків, що вказує на здатність гідрогеля навчатися. Протягом експерименту штучний інтелект на основі гідрогелю також збільшив довжину ігрових сесій, влучаючи по м’ячу більшу кількість разів поспіль. Його не вдалося обдурити хибними електричними сигналами або їх відсутністю — в такому випадку штучний інтелект не міг грати в Pong, тобто він навчався тільки на істинних сигналах від комп’ютера.

Як можна застосувати нове відкриття?

Науковцям вперше вдалося довести, що синтетичний небіологічний матеріал, такий як гідрогель, може мати базову форму «пам’яті» і бути здатним до навчання. На основі гідрогелів та подібних матеріалів, які здатні активно реагувати на зміну зовнішнього електричного струму, у майбутньому можливо буде розробити обчислювальні системи за принципом біологічних нейромереж. Це може мати застосування у створенні більш ефективних алгоритмів та систем штучного інтелекту.