CRPS: Гидрогель научили играть в пинг-понг, и он делает это как живой

Команда под руководством доктора Йошикацу Хаяси показала, что простой гидрогель может играть в pong, то есть в простой симулятор настольного тенниса. Гидрогель взаимодействовал с компьютерной симуляцией игры через многоэлектродный массив и со временем начал играть лучше.

Исследование опубликовали в журнале Cell Reports Physical Science 22 августа.

Доктор Хаяси, инженер-биомедик из Университета Рединга, сказал, что даже простые материалы могут демонстрировать сложное поведение, характерное для живых систем или сложных ИИ.

Учёные исследуют возможность создания «умных» материалов, которые могут адаптироваться к окружающей среде.

Предполагается, что способность к обучению возникает благодаря движению заряженных частиц внутри гидрогеля в ответ на электрическую стимуляцию. Это создаёт некую форму «памяти» в самом материале.

Винсент Стронг из Университета Рединга говорит, что ионные гидрогели могут создавать такие же механизмы памяти, как и нейронные сети. Он также отмечает, что гидрогели не только способны играть в понг, но и со временем становятся лучше.

Исследователей вдохновило предыдущее исследование, в котором клетки мозга в блюде научились играть в понг после электрической стимуляции с обратной связью.

Наша работа посвящена вопросу, могут ли простые искусственные системы вычислять замкнутые циклы обратной связи, подобные тем, что используются мозгом для управления телом, — говорит д-р Хаяси, автор исследования.

Принцип работы нейронов и гидрогелей заключается в том, что распределение ионов может работать как функция памяти, которая может быть связана с сенсорно-моторными петлями в мире Pong. В нейронах ионы движутся внутри клеток, а в геле они бегут наружу.

Большинство алгоритмов искусственного интеллекта создаются на основе нейронных сетей. Исследователи считают, что гидрогели могут стать основой для новых, более простых алгоритмов. Они планируют изучить механизмы памяти гидрогеля и протестировать его способности к выполнению других задач.

Бьющийся гель имитирует сердечную ткань

В новом исследовании, опубликованном в научном журнале, команда доктора Хаяси вместе с коллегами из Reading доктором Зуовей Ванг и доктором Нандини Васудеван показали, как можно заставить другой гидрогелевый материал колебаться в ритме с внешним кардиостимулятором. Это первый случай, когда такое было достигнуто не с помощью живых клеток.

Исследователи показали, что гидрогелевый материал колеблется химически и механически подобно клеткам сердечной мышцы, которые сокращаются одновременно. Они также предложили теоретическое объяснение этого динамического поведения.

Исследователи обнаружили, что если воздействовать на гель циклическими сжатиями, то его химические колебания синхронизируются с механическими ритмами. Гель «запомнил» этот ритм даже после того, как механическое воздействие прекратилось.

По словам доктора Хаяси, это открытие поможет создать модель сердечной мышцы человека. Она может быть использована для изучения взаимодействия механических и химических сигналов в сердце. Это также открывает новые возможности для кардиологических исследований: некоторые эксперименты на животных можно будет заменить экспериментами с химически активными гелевыми моделями.

Ведущий автор исследования доктор Тунде Гехер-Херцег говорит, что результаты работы могут помочь в изучении сердечной аритмии. От этого состояния, при котором сердце бьётся слишком быстро, медленно или нерегулярно, страдают более 2 миллионов человек в Великобритании.

По словам доктора Гехер-Херцег, сложность биологических клеток сердца затрудняет изучение его механических систем. Однако результаты исследования могут привести к новым открытиям и потенциальным методам лечения аритмии, а также помогут понять, как можно использовать искусственные материалы вместо животных и биологических тканей для исследований и лечения в будущем.

Последствия и будущие направления

Эти исследования объединяют концепции из нейронауки, физики, материаловедения и кардиологии. Они показывают, что принципы обучения и адаптации в живых системах могут быть более универсальными.

Результаты исследований могут применяться в разных областях: от мягкой робототехники и протезирования до экологического зондирования и адаптивных материалов. В будущем учёные сосредоточатся на разработке более сложных моделей поведения и изучении возможных практических применений. Также они планируют разработать альтернативные лабораторные модели для исследований в области кардиологии и сокращения использования животных в медицинских исследованиях.

22.08.2024


Подписаться в Telegram



Net&IT

ИИ знает, кем ты станешь: как соцсети помогают выбрать профессию
ИИ знает, кем ты станешь: как соцсети помогают выбрать профессию

Ученые из Санкт-Петербургского государств...

Риски квантовой эры: как защитить интернет от новых угроз
Риски квантовой эры: как защитить интернет от новых угроз

Квантовые вычисления больше не являются д...

Представлены новейшие разработки в области квантовых вычислений
Представлены новейшие разработки в области квантовых вычислений

Квантовые вычисления находятся в авангард...

TheInnovator: Роботы с искусственным интеллектом изменят рынок труда
TheInnovator: Роботы с искусственным интеллектом изменят рынок труда

Если компании и ИИ-стартапы, стремящиеся ...

В КАИ оснащают беспилотники компьютерным зрением
В КАИ оснащают беспилотники компьютерным зрением

Ученые университета разработали специальные пр...

Разработан реалистичный тест для оценки навыков клинического общения ИИ
Разработан реалистичный тест для оценки навыков клинического общения ИИ

Инструменты искусственного интеллекта, такие к...

Сети Wi-Fi-избавили от лишней «информационной нагрузки»
Сети Wi-Fi-избавили от лишней «информационной нагрузки»

Ученые придумали, как сделать информацию ...

Nature Human Behaviour: Заблуждение ИИ усиливает наши собственные заблуждения
Nature Human Behaviour: Заблуждение ИИ усиливает наши собственные заблуждения

Системы искусственного интеллекта склонны пере...

Новую модель для графической нейросети сделают доступной для смартфонов
Новую модель для графической нейросети сделают доступной для смартфонов

Среди множества моделей искусственного интелле...

В ННГУ научились восстанавливать функции биологических нейросетей
В ННГУ научились восстанавливать функции биологических нейросетей

Новую технологию, которая работает подобно кле...

Scientific Reports: Разработано подвижное навигационное устройство для незрячих
Scientific Reports: Разработано подвижное навигационное устройство для незрячих

Новаторская навигационная технология, использу...

Nature Communications: Аналоговые машины тоже могут обучаться
Nature Communications: Аналоговые машины тоже могут обучаться

Все думают, что машинное обучение &m...

Nature Communications: ИИ изучает язык расположения атомов в твердых телах
Nature Communications: ИИ изучает язык расположения атомов в твердых телах

Новую модель искусственного интеллекта, котора...

Science: Создана революционная технология, которая переписывает ДНК
Science: Создана революционная технология, которая переписывает ДНК

Брайан Хи руководит Лабораторией эволюцио...

Мемристоры сделают компьютеры будущего умными, как мозг
Мемристоры сделают компьютеры будущего умными, как мозг

Новое вещество для изменения работы устро...

В МФТИ создали бота для распознавания нот
В МФТИ создали бота для распознавания нот

Студенты МФТИ создали программу под назва...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

От лаборатории к реальности: как кристаллы времени заряжают мир
От лаборатории к реальности: как кристаллы времени заряжают мир
Ферменты против похмелья: как новый сенсор изменит медицину и не только
Ферменты против похмелья: как новый сенсор изменит медицину и не только
От Nokia к микросхемам: как Тампере снова сделает Финляндию великой
От Nokia к микросхемам: как Тампере снова сделает Финляндию великой
Сок под микроскопом: ученые научились ловить опасный гербицид за 20 минут
Сок под микроскопом: ученые научились ловить опасный гербицид за 20 минут
Молодые ученые против COVID-19 и хронических ран: как открытия изменят медицину
Молодые ученые против COVID-19 и хронических ран: как открытия изменят медицину
Энергия будущего: низкотемпературная плазма и ее невероятные возможности
Энергия будущего: низкотемпературная плазма и ее невероятные возможности
Питомниковый кашель больше не проблема: появились быстрые тесты для собак
Питомниковый кашель больше не проблема: появились быстрые тесты для собак
10 секунд до чистоты: история устройства, которое изменило дезинфекцию
10 секунд до чистоты: история устройства, которое изменило дезинфекцию
Сорняк-разрушитель или лекарство будущего: ученые открыли секрет рейнутрии
Сорняк-разрушитель или лекарство будущего: ученые открыли секрет рейнутрии
CARMA II — автономный робот, который делает ядерные объекты безопаснее
CARMA II — автономный робот, который делает ядерные объекты безопаснее
От идеи до Росатома: история успеха проекта RSP
От идеи до Росатома: история успеха проекта RSP
Витамины для коров и быки весом в тонну: прорыв от СПбГУВМ
Витамины для коров и быки весом в тонну: прорыв от СПбГУВМ
Ибогаин 2.0: ученые создают новое поколение лекарств от депрессии и зависимости
Ибогаин 2.0: ученые создают новое поколение лекарств от депрессии и зависимости
Ученые выяснили, что больше влияет на цену на жилье — вид из окна или площадь
Ученые выяснили, что больше влияет на цену на жилье — вид из окна или площадь
Небо в опасности: космический мусор угрожает авиации
Небо в опасности: космический мусор угрожает авиации

Новости компаний, релизы

Школьников и студентов Хабаровского края приглашают написать всероссийский диктант «Наука во имя Победы»
Три представительницы Республики Татарстан стали победителями Всероссийского конкурса Знание.Лектор
Калужан приглашают к участию в XIII сезоне Международного инженерного чемпионата CASE-IN
В Калуге обсудили меры поддержки молодых учёных региона
Молодых и заслуженных ученых наградили в Хабаровске