Najnowsze badania przeprowadzone przez zespół naukowców z Uniwersytetu w Reading ujawniają, że proste materiały, takie jak hydrożele, potrafią dostosowywać się do swojego otoczenia w sposób zaskakujący – przypominający zachowanie systemów żywych. W ramach eksperymentu, naukowcy połączyli hydrożel z elektrodami i nauczyli go grać w klasyczną grę wideo Pong.

Badania, które doprowadziły do tego niezwykłego odkrycia, zostały opublikowane w "Cell Reports Physical Science". Wyniki pokazują, że hydrożel - elastyczny, miękki materiał, potrafi nie tylko grać, ale także doskonali swoje umiejętności w miarę upływu czasu. Inspiracją dla tych badań były wcześniejsze eksperymenty, w których ludzkie i mysie komórki nerwowe nauczyły się grać w Pong dzięki elektrycznej stymulacji.

Według dr. Yoshikatsu Hayashi, lidera badania, nawet najprostsze materiały mogą wykazywać złożone zachowania adaptacyjne, które były dotychczas kojarzone jedynie z systemami biologicznymi lub zaawansowaną sztuczną inteligencją. "Otwiera to nowe możliwości opracowywania inteligentnych materiałów, które mogą uczyć się i dostosowywać" – powiedział Hayashi.

Badania sugerują, że "uczenie się" hydrożelu wynika z ruchów naładowanych cząstek wewnątrz materiału w odpowiedzi na elektryczne sygnały. Hydrożele jonowe mogą działać jak systemy pamięci, porównywalne z bardziej złożonymi sieciami neuronowymi. Vincent Strong, współautor publikacji, podkreśla, że materiały te z czasem mogą stawać się coraz lepsze w grze w Pong.

Jak wynika z eksperymentów, hydrożel został wyposażony w elektrody, które pozwalały na stymulację elektryczną w odpowiedzi na ruch piłki. Po kilku próbach hydrożel, który na początku potrafił uderzać piłkę jedynie co drugie trafienie, poprawił swoje wyniki do 60% trafień w ciągu zaledwie 24 minut. Oznacza to, że zyskał zdolność do samodzielnej adaptacji i uczenia się w oparciu o poprzednie ruchy.

Badania pokazują również, że poprawa wydajności hydrożelu była możliwa tylko w warunkach podawania prawidłowych informacji o położeniu piłki. Gdy naukowcy wprowadzili błędne dane, hydrożel nie był w stanie poprawić swojego wyniku. "To wskazuje, że sukces materiału zależy od jakości oraz dokładności informacji, które otrzymuje" – wyjaśnia Brett Kagan z Cortical Labs.

Hayashi i jego zespół skoncentrowali się na hydrożelach, które zawierają naładowane cząsteczki zwane jonami. Stymulacja elektryczna powoduje ruch jonów wewnątrz materiału, zmieniając jego kształt i pozwalając mu na interakcję ze swoim otoczeniem.

To przełomowe badanie wskazuje na potencjalne wykorzystanie hydrożeli w rozwijaniu nowych algorytmów sztucznej inteligencji, które mogłyby być prostsze od obecnych rozwiązań opartych na sieciach neuronowych. Naukowcy z Uniwersytetu w Reading planują dalsze badania nad zdolnością hydrożeli do uczenia się oraz ich zastosowaniami w różnych dziedzinach technologii.

Odkrycia te mogą zrewolucjonizować nasze pojmowanie inteligentnych materiałów i otworzyć nowe możliwości w nauce oraz technologii.