Une petite goutte de gel transparent spongieux peut non seulement jouer au jeu vidéo Pongil peut s’améliorer avec le temps.
Lorsqu’il est interfacé avec une version adaptée du jeu via un réseau d’électrodes, le simple polymère hydrogel a montré une amélioration mesurable de la précision, ce qui a permis des échanges plus longs. C’est une découverte qui démontre la capacité de se souvenir, même dans un domaine très basique.
Le gel est, bien sûr, très loin d’un cerveau artificiel, mais sa capacité récemment découverte suggère de nouvelles pistes intéressantes pour la recherche et le développement.
« Nos recherches montrent que même des matériaux très simples peuvent présenter des comportements complexes et adaptatifs généralement associés aux systèmes vivants ou à une IA sophistiquée », explique l’ingénieur biomédical Yoshikatsu Hayashi de l’Université de Reading au Royaume-Uni.
« Cela ouvre des possibilités passionnantes pour le développement de nouveaux types de matériaux « intelligents » capables d’apprendre et de s’adapter à leur environnement. »
L’hydrogel en question est basé sur un polymère électroactif, ou PAECe sont des polymères qui changent de taille ou de forme lorsqu’un courant électrique est appliqué, et ils sont couramment utilisés pour les actionneurs et les capteurs comme une sorte de muscle artificiel.
En 2022, une équipe de chercheurs a démontré qu’une boule de cellules cérébrales humaines dans une boîte de Pétri on peut apprendre à jouer Pong en lui donnant un retour qui indique au glob s’il a réussi à frapper une simple « balle » de pixels avec une « pagaie » de pixels.
Les ingénieurs biomédicaux Vincent Strong, William Holderbaum et Hayashi, tous deux de l’Université de Reading, voulaient découvrir si une capacité d’apprentissage similaire pouvait être démontrée dans quelque chose de bien plus simple que le tissu cérébral humain.
L’hydrogel EAP était le sujet logique du test. Les ions (particules chargées) contenus dans la matrice de chaînes polymères réticulées de l’hydrogel se déplacent lorsqu’un courant électrique est appliqué, ce qui provoque un changement de forme du gel.
Auparavant, Hayashi et une autre équipe ont démontré comment ce phénomène peut être exploité pour fabriquer de l’hydrogel battre en synchronisation avec un stimulateur cardiaquecomme la façon dont un cœur bat, se dilatant et se contractant.
Au cours de cette recherche, ils ont remarqué que l’hydrogel conservait une « mémoire » des battements, même après que les chercheurs aient arrêté le stimulateur cardiaque.
« La vitesse à laquelle l’hydrogel se dégonfle prend beaucoup plus de temps que le temps qu’il lui faut pour gonfler au départ, ce qui signifie que le mouvement suivant des ions est influencé par son mouvement précédent, ce qui est en quelque sorte comme une mémoire qui se produit », Strong explique.
« Le réarrangement continu des ions au sein de l’hydrogel est basé sur des réarrangements antérieurs au sein de l’hydrogel, remontant au moment où il a été fabriqué pour la première fois et avait une distribution homogène d’ions. »
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Pour pousser l’hydrogel à l’étape suivante, les chercheurs ont développé une interface spéciale et un jeu de Pongavec une seule pagaie rebondissant sur le mur opposé d’un terrain numérique, comme si vous jouiez au tennis de table contre un mur.
Ils ont utilisé la stimulation électrique pour informer le gel de la position aléatoire de la balle et ont mesuré le flux d’ions pour évaluer la position de la raquette. Ils ont également observé la durée de chaque échange (échanges aller-retour entre la raquette contrôlée par le gel et le mur, sans ratés) et ont constaté que les échanges s’allongeaient au fil du temps.
Il a fallu environ 20 minutes au gel pour atteindre son apogée Pong niveau de compétence.
« Au fil du temps, à mesure que la balle se déplace, le gel rassemble une mémoire de tous les mouvements. Et ensuite, la raquette se déplace pour accueillir cette balle dans l’environnement simulé », dit Strong« Les ions se déplacent d’une manière qui cartographie une mémoire de tous les mouvements au fil du temps, et cette « mémoire » se traduit par des performances améliorées. »
Selon les chercheurs, cette mémoire est la preuve d’une capacité émergente, une capacité pour laquelle le matériau n’a pas été spécifiquement conçu ou entraîné. Mais cela ne signifie pas que le matériau est doué de sensibilité ou qu’il se comporte délibérément, mais simplement qu’il a conservé l’empreinte d’une influence physique, comme on peut le dire de la peau de votre joue après vous être allongé sur un oreiller froissé.
Mais cette découverte est intéressante et ouvre des perspectives fascinantes. La moindre d’entre elles est de déterminer les mécanismes qui sous-tendent la mémoire et de déterminer si elle peut être entraînée à effectuer d’autres tâches.
« Nous avons montré que la mémoire émerge dans les hydrogels, mais la prochaine étape consiste à voir si nous pouvons également montrer spécifiquement que l’apprentissage se produit », Strong dit.
La recherche a été publiée dans Rapports de cellules Sciences physiques.
