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发布日期：2024-09-25 作者：开博
英国科学家在一项研究顶用非生物水凝胶玩电子游戏乒乓球，并经由过程更多的经验来提高其游戏技能。研究人员将水凝胶毗连到虚拟游戏情况中，然后在水凝胶的球拍（由水凝胶内带电粒子的散布编码）和球（由电刺激编码）之间利用反馈回路。颠末操练，水凝胶的击球正确度提高了10%，从而耽误了反弹时候。研究人员说，这证实了非生物材料能利用“记忆”来更新对情况的理解能力，但在证实水凝胶可以“进修”之前还需要进行更多的研究。相干研究8月22日颁发在《细胞陈述物理科学》。
“离子水凝胶可以实现与复杂神经收集不异的记忆机制。”论文第一作者、英国雷丁年夜学机械人工程师Vincent Strong说，“我们证实了水凝胶不但可以玩乒乓球，并且跟着时候的推移，它们能玩得更好。”
研究人员的灵感来自之前的一项研究，即假如在某种水平上对培育皿中的脑细胞进行电刺激，并对其表示赐与反馈，它们就可以学会玩乒乓球。
“我们的论文解决了一个问题，即简单的人工系统是不是可以计较出，近似让年夜脑节制身体的反馈回路闭环。神经元和水凝胶的根基道理是，离子迁徙和散布可以作为一种记忆功能，与乒乓球中的感受—活动回路相干。在神经元中，离子在细胞内活动；在凝胶中，它们又会跑到外面。”通信作者、雷丁年夜学生物医学工程师Yoshikatsu Hayashi说。
水凝胶是一种复杂的聚合物，水应时会酿成果冻状——明胶和琼脂就是自然的例子。这里，研究人员利用了一种“电活性聚合物”，这意味着水凝胶可以对电刺激做出反映，这要归功在聚合物基质四周介质中离子（带电粒子）的存在。当水凝胶遭到电刺激时，离子移动，拖着水份子一路移动，这类活动致使水凝胶临时改变外形。
“水凝胶回弹所需要的时候比膨胀要长很多，这意味着离子的下一个活动遭到之前活动的影响，这有点像记忆的产生。”Strong说，“水凝胶中离子的延续重排是基在水凝胶中先前的重排，并继续回到它最初状况，离子散布平均。”
为了测试水凝胶的物理“记忆”可否让它玩乒乓球，研究人员利用电极将水凝胶毗连到虚拟游戏情况中，并经由过程向随机标的目的发送球来启动游戏。他们利用电刺激来告知水凝胶球的位置，并经由过程丈量水凝胶中离子的活动来肯定球拍的位置。
跟着乒乓球游戏的进行，研究人员丈量了凝胶的射中率，并查抄了其正确性是不是有所提高。他们发现，经验越丰硕，水凝胶就可以够更频仍地击球。神经元在年夜约10分钟内就揭示出高程度技术，而水凝胶花了快要20分钟才到达最好程度。
“跟着时候的推移，当球移动时，凝胶的活动模式会随时候堆集并优化。然后球拍移动以顺应摹拟情况中的球。”Strong说，“跟着时候的推移，离子的活动体例会映照出所有活动的记忆，这开博体育类‘记忆’会提高击球表示。”
因为年夜大都现有的人工智能算法都来自神经收集，研究人员暗示，水凝胶代表了一种分歧的“智能”，可以用来开辟新的、更简单的算法。在将来，研究人员打算经由过程查抄其“记忆”背后的机制和测试其履行其他使命的能力来进一步摸索水凝胶的“记忆”。
“后续，我们将斟酌若何提取相干算法。”雷丁年夜学的合著者William Holderbaum说。Strong说：“我们已证实水凝胶中呈现了‘记忆’，将来将进一步研究以明白是不是产生了进修进程。”
相干论文信息：
http://doi.org/10.1016/j.xcrp.2024.102151
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