水凝胶材料展现出意想不到的学习能力

在8 月 22 日发表于《细胞报告物理科学》的一项研究中，Yoshikatsu Hayashi 博士领导的研究小组证明，一种简单的水凝胶(一种柔软、有弹性的材料)可以学会玩 20 世纪 70 年代的简单电脑游戏“Pong”。这种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，随着时间的推移，其性能有所提高。

雷丁大学生物科学学院生物医学工程师 Hayashi 博士表示：“我们的研究表明，即使是非常简单的材料也能表现出通常与生命系统或复杂人工智能相关的复杂适应性行为。

“这为开发能够学习和适应环境的新型‘智能’材料开辟了令人兴奋的可能性。”

这种新兴的学习行为被认为是由水凝胶中带电粒子在电刺激下的运动引起的，从而在材料本身中形成了某种形式的“记忆”。

“离子水凝胶可以实现与更复杂的神经网络相同的记忆机制，”雷丁大学的第一作者兼机器人工程师 Vincent Strong 说道。“我们证明了水凝胶不仅能够玩乒乓球，而且随着时间的推移，它们实际上可以玩得更好。”

研究人员受到之前一项研究的启发，该研究表明，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。

“我们的论文探讨的问题是，简单的人工系统是否可以计算类似于大脑控制身体的反馈回路的闭环，”该研究的通讯作者 Hayashi 博士说。