科技日?qǐng)?bào)記者 張夢(mèng)然

《細(xì)胞報(bào)告物理科學(xué)》22日發(fā)表的一項(xiàng)研究中，英國(guó)雷丁大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)證明，一種簡(jiǎn)單的水凝膠可學(xué)會(huì)玩20世紀(jì)70年代的電子乒乓游戲“Pong”。水凝膠出現(xiàn)大腦學(xué)習(xí)行為，隨著時(shí)間推移其水平會(huì)不斷提高。這意味著，即使是非常簡(jiǎn)單的材料，也能表現(xiàn)出與生命系統(tǒng)或復(fù)雜人工智能（AI）相關(guān)的適應(yīng)性行為，為開(kāi)發(fā)能學(xué)習(xí)和適應(yīng)環(huán)境的新型智能材料開(kāi)辟了新途徑。

研究人員認(rèn)為，水凝膠通過(guò)定制的多電極陣列與經(jīng)典游戲的計(jì)算機(jī)模擬相連接。水凝膠出現(xiàn)的學(xué)習(xí)行為，是由于其中帶電粒子在電刺激下的運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的，從而在材料中形成了某種形式的“記憶”。水凝膠不僅學(xué)會(huì)玩乒乓球，而且其游戲水平還會(huì)逐漸提高，這證明了離子水凝膠能實(shí)現(xiàn)與復(fù)雜神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相同的記憶機(jī)制。

之前研究表明，如果以某種方式對(duì)培養(yǎng)皿中的腦細(xì)胞進(jìn)行電刺激并對(duì)其表現(xiàn)提供反饋，它們就能學(xué)會(huì)玩乒乓球。此次新研究探討的問(wèn)題是：一個(gè)沒(méi)有腦細(xì)胞參與的簡(jiǎn)單人工材料系統(tǒng)，能否計(jì)算出類似于大腦控制身體的反饋回路。

水凝膠的離子遷移和分布模擬了記憶的作用。為了測(cè)試水凝膠的物理“記憶”，研究人員使用電極將水凝膠連接到虛擬游戲環(huán)境，并將球發(fā)送到隨機(jī)方向啟動(dòng)游戲。他們使用電刺激來(lái)“告知”水凝膠球的位置，并測(cè)量水凝膠內(nèi)離子的運(yùn)動(dòng)以確定其槳葉（由水凝膠內(nèi)帶電粒子的分布編碼）的位置。

隨著乒乓球比賽的進(jìn)行，研究人員測(cè)量了水凝膠的擊球率，并檢查其準(zhǔn)確性是否有所提高。他們發(fā)現(xiàn)，隨著經(jīng)驗(yàn)的增加，水凝膠能夠更頻繁地?fù)羟颍瑥亩娱L(zhǎng)回合時(shí)間。之前培養(yǎng)皿中的大腦神經(jīng)元在約10分鐘內(nèi)能達(dá)到最佳球技，此次，簡(jiǎn)單水凝膠在近20分鐘后，也能達(dá)到玩乒乓球的最大潛力。

總編輯圈點(diǎn)：

2022年，科學(xué)家將80萬(wàn)個(gè)人類和小鼠腦細(xì)胞放入培養(yǎng)皿中，連上電極后，它們能玩經(jīng)典乒乓游戲。這一研究當(dāng)時(shí)震驚了腦科學(xué)界。但現(xiàn)在，更令人驚掉下巴的研究出現(xiàn)了：一塊水凝膠加上電極陣列，居然也學(xué)會(huì)玩這個(gè)游戲，還能節(jié)節(jié)進(jìn)步。我們知道，大多數(shù)現(xiàn)有AI算法都來(lái)自神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，但神奇水凝膠則代表一種截然不同的“智能”，其記憶背后的機(jī)制可用于開(kāi)發(fā)新的、更簡(jiǎn)單的算法，甚至有可能展示出執(zhí)行任務(wù)的能力。