出现大脑学习行为，水凝胶学会玩电子乒乓游戏
发布时间: 2024-08-24 17:20:07
科技日报北京8月22日电 （记者张梦然）《细胞报告物理科学》22日发表的一项研究中，英国雷丁大学研究团队证明，一种简单的水凝胶可学会玩20世纪70年代的电子乒乓游戏“Pong”。水凝胶出现大脑学习行为，随着时间推移其水平会不断提高。这意味着，即使是非常简单的材料，也能表现出与生命系统或复杂人工智能（AI）相关的适应性行为，为开发能学习和适应环境的新型智能材料开辟了新途径。
研究人员认为，水凝胶通过定制的多电极阵列与经典游戏的计算机模拟相连接。水凝胶出现的学习行为，是由于其中带电粒子在电刺激下的运动而产生的，从而在材料中形成了某种形式的“记忆”。水凝胶不仅学会玩乒乓球，而且其游戏水平还会逐渐提高，这证明了离子水凝胶能实现与复杂神经网络相同的记忆机制。
之前研究表明，如果以某种方式对培养皿中的脑细胞进行电刺激并对其表现提供反馈，它们就能学会玩乒乓球。此次新研究探讨的问题是：一个没有脑细胞参与的简单人工材料系统，能否计算出类似于大脑控制身体的反馈回路。
水凝胶的离子迁移和分布模拟了记忆的作用。为了测试水凝胶的物理“记忆”，研究人员使用电极将水凝胶连接到虚拟游戏环境，并将球发送到随机方向启动游戏。他们使用电刺激来“告知”水凝胶球的位置，并测量水凝胶内离子的运动以确定其桨叶（由水凝胶内带电粒子的分布编码）的位置。
随着乒乓球比赛的进行，研究人员测量了水凝胶的击球率，并检查其准确性是否有所提高。他们发现，随着经验的增加，水凝胶能够更频繁地击球，从而延长回合时间。之前培养皿中的大脑神经元在约10分钟内能达到最佳球技，此次，简单水凝胶在近20分钟后，也能达到玩乒乓球的最大潜力。
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