科技日報記者 張夢然

《細胞報告物理科學(xué)》22日發(fā)表的一項研究中，英國雷丁大學(xué)研究團隊證明，一種簡單的水凝膠可學(xué)會玩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，隨著時間推移其水平會不斷提高。這意味著，即使是非常簡單的材料，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，為開發(fā)能學(xué)習(xí)和適應(yīng)環(huán)境的新型智能材料開辟了新途徑。

研究人員認為，水凝膠通過定制的多電極陣列與經(jīng)典游戲的計算機模擬相連接。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動而產(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)會玩乒乓球，而且其游戲水平還會逐漸提高，這證明了離子水凝膠能實現(xiàn)與復(fù)雜神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相同的記憶機制。

之前研究表明，如果以某種方式對培養(yǎng)皿中的腦細胞進行電刺激并對其表現(xiàn)提供反饋，它們就能學(xué)會玩乒乓球。此次新研究探討的問題是：一個沒有腦細胞參與的簡單人工材料系統(tǒng)，能否計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)送到隨機方向啟動游戲。他們使用電刺激來“告知”水凝膠球的位置，并測量水凝膠內(nèi)離子的運動以確定其槳葉（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行，研究人員測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)驗的增加，水凝膠能夠更頻繁地擊球，從而延長回合時間。之前培養(yǎng)皿中的大腦神經(jīng)元在約10分鐘內(nèi)能達到最佳球技，此次，簡單水凝膠在近20分鐘后，也能達到玩乒乓球的最大潛力。

總編輯圈點：

2022年，科學(xué)家將80萬個人類和小鼠腦細胞放入培養(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)會玩這個游戲，還能節(jié)節(jié)進步。我們知道，大多數(shù)現(xiàn)有AI算法都來自神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，但神奇水凝膠則代表一種截然不同的“智能”，其記憶背后的機制可用于開發(fā)新的、更簡單的算法，甚至有可能展示出執(zhí)行任務(wù)的能力。