水凝胶靠“记忆”玩乒乓球

中国科学报
发布时间: 2024-08-26 08:20:19 584次浏览

 cR8知多少教育网-记录每日最新科研教育资讯

英国科学家在一项研究中用非生物水凝胶玩电子游戏乒乓球,并通过更多的经验来提高其游戏技巧。研究人员将水凝胶连接到虚拟游戏环境中,然后在水凝胶的球拍(由水凝胶内带电粒子的分布编码)和球(由电刺激编码)之间应用反馈回路。经过练习,水凝胶的击球准确度提高了10%,从而延长了反弹时间。研究人员说,这证明了非生物材料能使用“记忆”来更新对环境的理解能力,但在证实水凝胶可以“学习”之前还需要进行更多的研究。相关研究8月22日发表于《细胞报告物理科学》。cR8知多少教育网-记录每日最新科研教育资讯

“离子水凝胶可以实现与复杂神经网络相同的记忆机制。”论文第一作者、英国雷丁大学机器人工程师Vincent Strong说,“我们证明了水凝胶不仅可以玩乒乓球,而且随着时间的推移,它们能玩得更好。”cR8知多少教育网-记录每日最新科研教育资讯

研究人员的灵感来自之前的一项研究,即如果在某种程度上对培养皿中的脑细胞进行电刺激,并对其表现给予反馈,它们就能学会玩乒乓球。cR8知多少教育网-记录每日最新科研教育资讯

“我们的论文解决了一个问题,即简单的人工系统是否可以计算出,类似让大脑控制身体的反馈回路闭环。神经元和水凝胶的基本原理是,离子迁移和分布可以作为一种记忆功能,与乒乓球中的感觉—运动回路相关。在神经元中,离子在细胞内流动;在凝胶中,它们又会跑到外面。”通讯作者、雷丁大学生物医学工程师Yoshikatsu Hayashi说。cR8知多少教育网-记录每日最新科研教育资讯

水凝胶是一种复杂的聚合物,水合时会变成果冻状——明胶和琼脂就是天然的例子。这里,研究人员使用了一种“电活性聚合物”,这意味着水凝胶可以对电刺激做出反应,这要归功于聚合物基质周围介质中离子(带电粒子)的存在。当水凝胶受到电刺激时,离子移动,拖着水分子一起移动,这种运动导致水凝胶暂时改变形状。cR8知多少教育网-记录每日最新科研教育资讯

“水凝胶回弹所需要的时间比膨胀要长得多,这意味着离子的下一个运动受到之前运动的影响,这有点像记忆的发生。”Strong说,“水凝胶中离子的持续重排是基于水凝胶中先前的重排,并继续回到它最初状态,离子分布均匀。”cR8知多少教育网-记录每日最新科研教育资讯

为了测试水凝胶的物理“记忆”能否让它玩乒乓球,研究人员使用电极将水凝胶连接到虚拟游戏环境中,并通过向随机方向发送球来启动游戏。他们使用电刺激来告诉水凝胶球的位置,并通过测量水凝胶中离子的运动来确定球拍的位置。cR8知多少教育网-记录每日最新科研教育资讯

随着乒乓球游戏的进行,研究人员测量了凝胶的命中率,并检查了其准确性是否有所提高。他们发现,经验越丰富,水凝胶就能够更频繁地击球。神经元在大约10分钟内就展现出高水平技能,而水凝胶花了将近20分钟才达到最佳水平。cR8知多少教育网-记录每日最新科研教育资讯

“随着时间的推移,当球移动时,凝胶的运动模式会随时间积累并优化。然后球拍移动以适应模拟环境中的球。”Strong说,“随着时间的推移,离子的运动方式会映射出所有运动的记忆,这种‘记忆’会提高击球表现。”cR8知多少教育网-记录每日最新科研教育资讯

由于大多数现有的人工智能算法都来自神经网络,研究人员表示,水凝胶代表了一种不同的“智能”,可以用来开发新的、更简单的算法。在未来,研究人员计划通过检查其“记忆”背后的机制和测试其执行其他任务的能力来进一步探索水凝胶的“记忆”。cR8知多少教育网-记录每日最新科研教育资讯

“后续,我们将考虑如何提取相关算法。”雷丁大学的合著者William Holderbaum说。Strong说:“我们已经证明水凝胶中出现了‘记忆’,未来将进一步研究以明确是否发生了学习过程。”cR8知多少教育网-记录每日最新科研教育资讯

相关论文信息:cR8知多少教育网-记录每日最新科研教育资讯

http://doi.org/10.1016/j.xcrp.2024.102151cR8知多少教育网-记录每日最新科研教育资讯


cR8知多少教育网-记录每日最新科研教育资讯

本文链接:http://knowith.com/news-3-813.html水凝胶靠“记忆”玩乒乓球

声明:本网页内容由互联网博主自发贡献,不代表本站观点,本站不承担任何法律责任。天上不会到馅饼,请大家谨防诈骗!若有侵权等问题请及时与本网联系,我们将在第一时间删除处理。

热门文章

延伸阅读

相关阅读

2o23年广东春季高考270分能读什么公办学校
今天小编整理了2o23年广东春季高考270分能读什么公办学校相关信息,希望在这方面能够更好帮助到大家。 广东水利水电职业技术学院。通过查看广东水利水电职业技术学院学校官网发布春季高考的录取信
山东春季高考本科分数线(春季高考专科分数线)
小编今天整理了一些山东春季高考本科分数线(春季高考专科分数线)相关内容,希望能够帮到大家。 山东省2022年 春季高考 38个科目的本科 录取分数线 分别为:农作物生产类541分,林果蔬菜生产类49
2023年春季高考专科分数线 2023春季高考专科录取分数线
2023年春季高考专科分数线 2023春季高考专科录取分数线相关内容,小编在这里做了整理,希望能对大家有所帮助,关于2023年春季高考专科分数线 2023春季高考专科录取分数线信息,一起来了解一下吧! 20
春季高考256分可以填哪些广东学校
小编今天整理了一些春季高考256分可以填哪些广东学校相关内容,希望能够帮到大家。 暨南大学分数线如下:1、海南:综合674分,浙江:综合642分,天津:综合621分,江苏:物理类598分、历史类594分,广东:物理类586分
高考艺考时间 新疆高考报名时间2024年具体时间
今天小编整理了高考艺考时间 新疆高考报名时间2024年具体时间相关内容,希望能帮助到大家,一起来看下吧。 高考艺考时间介绍如下: 2024艺考时间: 1、2024年1至3月校考:2023年12月至次年1
新疆文科考生人数(新疆高考报名时间2024年具体时间)
新疆文科考生人数(新疆高考报名时间2024年具体时间)很多朋友对这方面很关心,整理了相关文章,供大家参考,一起来看一下吧! 新疆2022年文科考生人数是21.85(万人),各省高考报名人数排名: 1、河南13

热点精选

最新推荐

您可能感兴趣