Если еще пару десятков лет назад идея искусственного интеллекта казалась чистой фантастикой, сегодня электронные "мозги" уже никого не удивляют. Но ученые пошли еще дальше и создали настоящий, материальный, а не цифровой мозг, способный выполнять некоторые мыслительные процессы. Исследователи из Университета Рединга совершили прорыв в науке, и теперь их гидрогелевый "мозг" способен даже играть в видеоигру "Понг".
Откуда взялась идея проекта
Исследователи вдохновились более ранним экспериментом, который показал, что пластина мозговых клеток может играть в "Понг", если ее подключить к электродам. Ученые решили создать нечто, напоминающее интеллект, из очень простых систем. Чтобы развить эту идею, они изучили, могут ли неживые желеобразные существа также научиться играть в эту игру.
Чтобы проверить игровые возможности гидрогеля, исследователи подключили ионный аналог однопользовательской версии "Понг", в которой игроку нужно было как можно дольше отбивать мяч от твердой стены. Удивительно, но гидрогель развил своего рода "память", которая позволила ему со временем улучшить свои характеристики.
Возможности искусственного мозга поражают
С течением времени ученые обнаружили, что "умный" гидрогель стал играть на 10% лучше. Накапливая опыт и учась, искусственный мозг стал способен проводить более длительные розыгрыши. Ведущий автор проекта, доктор Винсент Стронг из Университета Лидса, говорит: "Мы показали, что гидрогели не только способны играть, но и могут со временем становиться в этом деле лучше".
Однако исследователи не утверждают, что это "умное желе" обладает чувствами или что оно обязательно "учится" играть. Гидрогели, такие как желатин или агар-агар, представляют собой сложные цепи полимеров, которые становятся желеобразными при добавлении воды. Единственное отличие желе в этом эксперименте от того, что у вас на кухне, заключается в том, что исследователи использовали электроактивный полимер.
Такой гель способен реагировать на электрическую стимуляцию благодаря присутствию заряженных частиц или ионов, заключенных в его структуре. Тип "памяти", демонстрируемой гидрогелем, целиком и полностью зависит от того, где в конечном итоге оказываются эти плавающие ионы.
Как проходил эксперимент
Чтобы заставить желе играть в "Понг", его сначала поместили между двумя пластинами, на каждой из которых был расположен ряд маленьких электродов. Шесть из этих пар электродов, образующих сетку, были заряжены для имитации движения мяча по экрану.
Оставшиеся три пары затем использовались для обозначения задней стенки, по которой игрок перемещает свою ракетку. Эти шесть электродов измеряли, где ионы в гидрогеле были наиболее сконцентрированы, и перемещали лопасть в это место.
При стимуляции гидрогеля заряженные ионы приходили в движение, увлекая за собой молекулы воды и изменяя форму желе. По мере перемещения ионов точка с наибольшим током смещалась на задней стенке, когда шарик перемещался по экрану, позволяя желе изменять положение лопатки.
Вначале все ионы равномерно распределены в геле, поэтому лопасть движется несколько хаотично. Но по мере того, как мяч перемещался по корту, добавляя больше тока, ионы смещаются и скапливаются в областях, куда обычно направлялся мяч.
Гидрогелевый "мозг" имеет "память" и способен "учиться"
Доктор Винсент Стронг объясняет: "Со временем, по мере движения мяча, гель собирает память обо всех движениях. И затем лопатка перемещается, чтобы разместить этот мяч в моделируемой среде. Ионы движутся таким образом, что сохраняют память обо всех движениях с течением времени, и это приводит к улучшению производительности".
Такая "память" позволяет гелю чаще перемещать ракетку на траекторию мяча и проводить более продолжительные розыгрыши. Исследователи утверждают, что эта базовая форма памяти на самом деле очень похожа на то, что происходило в предыдущих экспериментах с клетками мозга.
Основа для нового искусственного интеллекта
Соавтор исследования, доктор Есикацу Хаяши, также из Университета Рединга, утверждает: "И в гидрогелях, и в нейронах человеческого мозга заряженные ионы перемещаются в распределение, которое соответствует циклам движения в смоделированном мире "Понг". Только в нейронах ионы перемещаются внутри клеток, а в геле – снаружи".
Главное различие между ними заключается в том, что гидрогель обучается медленнее. Для достижения пиковой производительности ему требуется 20 минут, тогда как клеткам мозга требуется 10 минут. Исследователи полагают, что в будущем это может привести к появлению нового вида интеллекта. В настоящее время большинство ИИ основано на расположении нейронов в мозге, отсюда и название "нейронные сети".
Однако тот тип памяти, который демонстрирует гидрогель, может стать более простой основой для интеллектуальных алгоритмов. Исследователи говорят, что их следующая цель — извлечь из гидрогеля алгоритмы, которые позволят реализовать эту уникальную форму памяти.
