Cientistas constroem um 'cérebro' de gel simples que aprende a jogar Pong melhor: WebCuriosos

Uma pequena gota de gel transparente e mole não só pode jogar videogame Pongpode melhorar com o tempo.

Quando conectado a uma versão adaptada do jogo por meio de um conjunto de eletrodos, o simples polímero hidrogel apresentou um aumento mensurável na precisão, resultando em ralis mais longos. É uma descoberta que demonstra a capacidade de lembrar, mesmo em um material muito básico.

O gel está, obviamente, muito longe de ser um cérebro artificial, mas a sua capacidade recentemente descoberta sugere alguns novos caminhos tentadores para investigação e desenvolvimento.

“Nossa pesquisa mostra que mesmo materiais muito simples podem exibir comportamentos adaptativos complexos, normalmente associados a sistemas vivos ou IA sofisticada”, explica o engenheiro biomédico Yoshikatsu Hayashi da Universidade de Reading, no Reino Unido.

“Isso abre possibilidades interessantes para o desenvolvimento de novos tipos de materiais 'inteligentes' que podem aprender e se adaptar ao seu ambiente.”

O hidrogel em questão é baseado em um polímero eletroativo, ou PAE. São polímeros que mudam de tamanho ou forma quando uma corrente elétrica é aplicada e são comumente usados ​​em atuadores e sensores como uma espécie de músculo artificial.

Em 2022, uma equipe de pesquisadores demonstrou que um conjunto de células cerebrais humanas em um prato pode ser ensinado a brincar Pong dando-lhe um feedback que informa ao globo se ele conseguiu acertar uma simples “bola” de pixel com uma “pá” de pixel.

Os engenheiros biomédicos Vincent Strong, William Holderbaum e Hayashi, todos da Universidade de Reading, queriam explorar se uma capacidade de aprendizagem semelhante poderia ser demonstrada em algo muito mais simples do que o tecido cerebral humano.

O hidrogel EAP foi a cobaia lógica. Os íons – partículas que possuem carga – dentro da matriz de cadeias poliméricas reticuladas do hidrogel se movem quando uma corrente elétrica é aplicada, o que faz com que o gel mude de forma.

Anteriormente, Hayashi e outra equipe demonstraram como esse fenômeno pode ser explorado para produzir hidrogel bater em sincronia com um marca-passocomo a forma como um coração bate, expandindo e contraindo.

Eles perceberam no decorrer desta pesquisa que seus poliacrilamida o hidrogel reteve uma “memória” do espancamento, mesmo depois que os pesquisadores pararam o marca-passo.

“A taxa na qual o hidrogel diminui de volume leva muito mais tempo do que o tempo que leva para ele inchar, o que significa que o próximo movimento dos íons é influenciado por seu movimento anterior, que é como uma espécie de ocorrência de memória.” Forte explica.

“O rearranjo contínuo de íons dentro do hidrogel é baseado em rearranjos anteriores dentro do hidrogel, continuando até quando foi feito pela primeira vez e tinha uma distribuição homogênea de íons.”

frameborder=”0″ permitir=”acelerômetro; reprodução automática; gravação na área de transferência; mídia criptografada; giroscópio; imagem em imagem; web-share” referrerpolicy=”strict-origin-when-cross-origin” permitir tela cheia>

Para levar o hidrogel para a próxima etapa, os pesquisadores desenvolveram uma interface especial e um jogo adaptado de Pongcom apenas uma raquete quicando na parede oposta de uma quadra digital, como jogar tênis de mesa contra uma parede.

Eles usaram estimulação elétrica para informar ao gel a posição aleatória da bola e mediram o fluxo de íons para avaliar a posição da raquete. Eles também observaram quanto tempo durou cada rali – trocas de ida e volta entre a raquete controlada pelo gel e a parede, sem errar – e descobriram que os ralis ficaram mais longos com o tempo.

O gel demorou cerca de 20 minutos para atingir seu pico Pong nível de habilidade.

“Com o tempo, à medida que a bola se move, o gel reúne uma memória de todos os movimentos. E então a raquete se move para acomodar a bola no ambiente simulado.” diz forte. “Os íons se movem de uma forma que mapeia uma memória de todos os movimentos ao longo do tempo, e essa “memória” resulta em melhor desempenho.”

Esta memória, dizem os investigadores, é evidência de uma capacidade emergente, para a qual o material não foi especificamente concebido ou treinado. Mas isso não significa que o material seja senciente ou se comporte deliberadamente – apenas que o material reteve uma impressão de influência física, algo que pode ser dito da pele da sua bochecha depois de deitada sobre um travesseiro enrugado.

Mas a descoberta ainda é legal; definitivamente abre alguns caminhos fascinantes para exploração. Uma delas é determinar os mecanismos por trás da memória e se ela pode ser treinada para realizar outras tarefas.

“Mostramos que a memória é emergente nos hidrogéis, mas o próximo passo é ver se podemos também mostrar especificamente que a aprendizagem está ocorrendo”, disse ele. Forte diz.

A pesquisa foi publicada em Cell Reports Ciências Físicas.