Před dvěma lety se objevil DishBrain australské laboratoře Cortical Labs, chrchel asi 800 tisíc lidských neuronů. Je to wetware, biologická neurální síť, velmi jednoduchý umělý organický mozek, který vzbudil celosvětový údiv tím, že dokáže hrát legendární hru Pong od Atari. Už tehdy bylo jasné, že je to teprve začátek.
Biomedicínský inženýr Yoshikatsu Hayashi z britské University of Reading a jeho spolupracovníci naskočili na vlnu rozpoutanou DishBrainem a přicházejí s ještě radikálnějším řešením. Vytvořili extrémně jednoduchý mozek, který je založený na průhledném a elektroaktivním polymerovém hydrogelu.
Když hydrogelový mozek připojili ke hře Pong, tak nejen hru hrál, ale postupně se v této hře zlepšoval. Kus elektroaktivního gelu vykazuje schopnost učení. Jak trefně poznamená Michelle Starr z platformy Science Alert, mozek z hydrogelu je stále ještě světelné roky vzdálený od plnohodnotného umělého mozku. Přesto je úžasný, šokující a otevírá nové cesty výzkumu.
Hayashi si pochvaluje, že jejich výzkum ukazuje, jak i velmi jednoduché materiály mohou mít složité adaptivní chování, které si obvykle spojujeme s živými organismy anebo se sofistikovanými umělými inteligencemi.
Pro Hayashiho se tím nabízejí fascinující možnosti vývoje chytrých materiálů nebo jednoduchých přístrojů, které by se mohly učit a přizpůsobovat se prostředí. Na obzoru se rýsuje toustovač Švitorka.
Hydrogelový mozek využívá elektroaktivní polymery, které reagují na elektrický proud změnou velikosti či tvaru. Obvykle se využívají jako „umělé svaly“ v aktuátorech nebo senzorech. Hayashiho tým zkusil, jestli taková věc, mnohem jednodušší než nervová tkáň, zvládne interagovat s elektronickou aplikací a zda bude schopná učení.
Jak se zdá, hydrogelu trvá méně než půlhodinu, než dosáhne své špičkové úrovně ve hře Pong. Podle badatelů se v tomto materiálu, který na to nebyl navržen ani trénován, objevuje emergentní paměť. Podle nich to sice hned neznamená, že by takový materiál měl vědomí a je to spíše paměť podobná otisku zmuchlané deky na tváři, ale kdo ví. Hayashi a spol. se do toho chtějí pustit naplno. Budou hydrogelový mozek studovat a zkusí ho i cvičit na různé další typy úkolů. Máme se na co těšit.
Video: This blob of hydrogel can play the video game Pong
Video: Human brain cells in a dish learn to play Pong
Literatura
Chuchvalce nanodrátků stříbra zvládají učení a paměť podobně jako mozek
Autor: Stanislav Mihulka (24.04.2023)
DishBrain: Australská armáda financuje čip s lidským minimozkem
Autor: Stanislav Mihulka (21.07.2023)
Model lidského embrya, nebo už syntetické embryo?
Autor: Josef Pazdera (11.09.2023)
Brainoware je hardware s připojeným živým organoidem mozku
Autor: Stanislav Mihulka (11.12.2023)
Vědci zkřížili člověka se želvuškou
Autor: Stanislav Mihulka (01.04.2024)
Diskuze:
Co vstupuje do hmoty
František F,2024-08-24 08:52:15
Do hmoty vstupuje duše? Nebo jak jinak vysvětlit tuto "chytrost" mrtvé hmoty? Samočinný vznik myslícího mozku.
Nebo celou záležitost chápat nějak jinak.
Re: Co vstupuje do hmoty
Ežo Vlkolinský,2024-08-24 10:13:48
Ja si myslím, že takéto chytrosti až život je skupenstvo hmoty. Len čo sa vytvoria potrebné podmienky.
Re: Co vstupuje do hmoty
Petr Mikulášek,2024-08-25 18:46:41
Nevstoupila do toho duše, ale matematika. Tohle není projev inteligence, ale analogovýho řešení diferenciálních rovnic.
A chápal bych to tak, že tým vědců se zabavil a nevymýšlel ještě větší koniny...
Re: Re: Co vstupuje do hmoty
František F,2024-08-26 10:17:24
Ale otázka je, jak ve hmotě hydrogelu, v němž není ani špetka biologie - jakým postupem vznikne, se naučí, "analogové řešení dif. rovnic". Zdela samočinně se uplatňující matematika.
Níž se píše, že ve škole modelovali podobné úlohy. Jenže podle článku je modelovala sama nemyslící hmota... Nejasné.
Re: Re: Re: Co vstupuje do hmoty
Marcel Brokát,2024-08-26 21:30:35
To je pravda. Ta hmota je nemyslící, ale bude mít pravděpodobně vnitřní strukturu požadovaným způsobem uspořádanou. Těžko se dělají závěry z článku, u kterého se neví jak dobře je přeložen (nic proti autorovi). Píše se, že vytvořili mozek, jednoduchý, ale mozek. Z toho se dá právě předpokládat, že produkt, když ho takto pojmenovali, má vnitřní strukturu a funguje asi jako jednoúčelový strojek reprezentující řešení diferenciálních rovnic. Nakonec tranzistor není také nic jiného než strukturovaně uspořádaná hmota... Jen spekulace, ale nemyslím, že to bude jenom jednodruhová hromádka slizu, nebo jinak - amorfního gelu...
Re: Re: Re: Re: Co vstupuje do hmoty
F M,2024-08-27 00:09:23
Mozek jsem v originálu neviděl, vypadá to na postupné zavedení výrazu "mozek" v následných článcích a postupné vytěsnění uvozovek. Bližší popis bude ta hromádka slizu.
Používají výraz polymerní (EAP) hydrogely.
Re: Re: Re: Co vstupuje do hmoty
F M,2024-08-27 00:01:15
Hledáte tam víc než tam je. Tedy nejsem schopný rozhodnout o existenci duše jinde než v ráfku mého kola, ale tady ji není více než v kameni. Jde jen o "jednoduché" ovlivnění proudu.
Článek jsem pořádně nečetl a nepořádně jen část, je to dlouhé a mimo můj hlavní zájem, tak mě berte ještě s větší rezervou než obvykle. Nastaví se nějakým mechanizmem (rovnováha iontů):
"vodíkové ionty působí jako aktivní složky v hydrogelu, ovlivněné polymerní sítí (nemyslí se nic moc složitého, jen materiál) a navzájem. Stimulace elektrickým polem způsobí zvýšení volné energie v hydrogelu a ionty migrují k minimalizaci volné energie systému.38Jak se ionty pohybují, tahají molekuly vody, což způsobuje změny v distribuci vody a lokalizovanou deformaci gelu."
"Vodíkovým iontům trvá relativně málo času, než migrují při stimulaci elektrickým polem, ale trvá podstatně déle, než difundují do homogenní distribuce bez stimulace. Rozdíl v časovém měřítku umožňuje předchozím stimulacím ovlivnit budoucí stimulace, protože distribuce iontů mezi stimulacemi přetrvávají, což vede k určité formě paměti."
Potom jsem tam někde četl, že ten "návrat do rovnováhy" pomalejší cestou, po odpojení těch stimulačních elektrod by měl trvat cca do půl hodiny.
"Využitím dvou sousedních párů elektrod lze stimulaci aplikovat při současném měření vodivosti" 2V měření 20V stimulace.
"Prostřednictvím tohoto uspořádání hardwaru a softwaru byla vytvořena uzavřená smyčka, kde počítač vysílá herní prostředí, reprezentované umístěním míče (2x3), do MEA aplikované na gel jako tvarovaná elektrická pole. V reakci na to jsou koncentrace iontů měřeny MEA jako elektrický proud a poskytnuty počítači a hře Pong k pohybu pádla. Tato uzavřená smyčka je znázorněna na obrázku 3 B. Podrobnější popis chování a implementace hry Pong, jak je znázorněno na obrázku 4"
Z těch obrázků se dá vyzkoumat víc, ale spíš někdo s nějakou znalostí výpočetní techniky.
Pokud tomu dobře rozumím tak se "jen" nastavil kus toho hydrogelu tak, že počítač řídil ty stimulační elektrody podle průběhu hry. A to tak, aby se v tom gelu generoval co nejpřesněji ten signál nahoru dolů vzhledem k poloze míčku, matice řádek blízko/daleko; sloupce hore dole střed. A to s tímto výsledkem:
"Pro střední oblast pádlo zásahovalo míče v 50 %, ale v průběhu hry se zvýšila na maximálně 60 %, což znamená nárůst o 10 % za 1 450 s. Střední oblast vykazuje největší zlepšení výkonu."
"Pro spodní oblast, pádlo zpočátku zasáhlo míč přibližně čtyřikrát častěji, než minulo, zasáhlo z 79 %. Vzhledem k tomu, že spodní oblast je také okrajovou podmínkou, lze to očekávat. Postupem času se však tento výkon zvýšil až na maximum 87%, což ukazuje zlepšení o 8% za 1 750 s." Nahoře se trefovalo téměř vždy, řeší a vysvětlují důvody (ale to by bylo na dlouho).
Upozorňuji, že toto je vytrženo z kontextu (hlavně ta % na závěr, těch hodnot je v článku více, je to rozebíráno z mnoha stran, tyto jsou nejlepší). Asi si ten materiál nastavili při výrobě do nějakého stavu a (dále již jistě) sledovali ty rozdíly bez a s tím "tréninkem", zkoušeli to různě mást, aby odlišili ten vliv toho "učení" (spíše vytvarování/nastavení). S tím "nevalným", ale reálným výsledkem.
"Tyto výsledky ukazují slibnou cestu pro komplexní výpočty dosažitelné v mnoha aktivnějších médiích, která také demonstrují podobné mechanismy poháněné volnou energií."
Re: Re: Re: Re: Co vstupuje do hmoty
F M,2024-08-27 00:10:33
Pardon ještě zdroj, tradičně je uveden pod článkem jako druhý v pořadí: https://www.cell.com/cell-reports-physical-science/fulltext/S2666-3864(24)00436-3#gr4
Re: Re: Re: Re: Co vstupuje do hmoty
Petr Mikulášek,2024-08-27 08:26:40
Ale princip je z toho zřejmý.
1. Máme sliz, v něm je voda. Vodu dokážeme elektrickým polem s napětím 20 V rychle tahat z místa na místo.
2. Voda se na původní místo bez el. pole vrací pomalu
3. Dokážeme elektricky detekovat na napětí 2 V, kde je voda.
4. Takže pokud budeme mít vedle sebe elektrody A a B, každou pro jinou stranu a C jako společnou naproti, dokážeme vodu rychle přetahovat mezi A, C a B, C (1) s tím, že se na původní místo vrátí za delší dobu (2)
5. Řekněme, že na A a B posíláme "elektrošoky" za trest, při učení. Na jednu, když to líce moc vlevo, na druhou, když to líce moc vpravo.
6. Pozici vody víme (3), může přímo nastavovat parametry regulátoru
7. Parametr vhodně navrženýho regulátoru se postupně nastaví tak, aby těch trestných impulsů s odchylkou bylo minimum - zlepšuje se řízení
8. Vlivem difúze (2) to pomalu zapomíná, ale ty 20 V impulsy mu rychle připomenou, kde má gula lítat.
Ale měl bych připomínku k počítání s procenty vašem komentáři. Jenom nevím, jestli je to vaše, nebo převzato:
"Pro střední oblast pádlo zásahovalo míče v 50 %, ale v průběhu hry se zvýšila na maximálně 60 %, což znamená nárůst o 10 % za 1 450 s. Střední oblast vykazuje největší zlepšení výkonu."
10% z 50% je 5%, na konci by tak byla šance na zásah 55% a ne zmíněných 60%. Pokud se jedná o rozdíl hodnot v procentech, měl být použitý procentní bod. Jestli to pochází od nich, tak jak mohli dělat nějakou statistiku zásahů, pokud neumí počítat s procenty?
Tou volnou energií to zabili úplně.
Re: Re: Re: Re: Re: Co vstupuje do hmoty
F M,2024-08-27 09:47:03
Proto jsem se to snažil vytrhnout tak jak jsem to vytrhl ;-)
Pro ty procenta jsem musel trochu upravit tu první větu, jde o "hit rate" z 21 (asi přesně, už jsem to vypustil, ale +- jistě) průběhů, tedy s jakou pravděpodobností se to v které třetině obrazovky strefovalo, zvýšení z 50 na 60... Sledují ten vývoj v čase (proto ta statistika a to, že je těch 10% hodně od odchylky), pobyt pálky/balónu v různých oblastech a spoustu dalšího v různých nastaveních, jak jsem psal toto je nejlepší výsledek, ale pro celé nastavení experimentu, ne jen jeden průběh, jak celkově tak v tom zlepšení, které bylo asi hlavním výsledkem.
Na to "nastavení" má vliv více věcí, ale princip je zhruba jak píšete, s tím, že to řešení z toho vypadne stejně jako vypadne třeba z bubnu, když do něj praštíte, ale zde to snad bude časem využitelnější. Jen sem doplním jejich zjednodušení těch věcí které to ovlivňují (proto ta volná energie): "(1) energie v důsledku elektrického pole vyvolaného elektrodovým párem;(2)energie vyvolaná měnícím se gradientem chemické koncentrace v hydrogelu při migraci iontů (3) energie v důsledku gradientu elektrického potenciálu iontů v hydrogelu při migraci iontů. Ty druhé dvě jsou "pomalejší".
Ta volná energie se zde řeší obecně i pro jiné systémy ve kterých se to (počítá samo).
Re: Re: Re: Re: Re: Co vstupuje do hmoty
Marcel Brokát,2024-08-28 12:39:49
Jj tohle je přesnější vysvětlení se mi zdá, tak ne přímo struktura, ale vlastností je "zakodována" požadovaná reakce...
Re: Re: Re: Re: Re: Re: Co vstupuje do hmoty
Petr Mikulášek,2024-08-28 21:19:30
A to ještě nic není. To samý by šlo vyčarovat s kusem platinovýho drátu. Nahřát rychlhe velkým proudem, nechat pomalu chládnout a malým proudem měřit odpor, který závisí na jeho teplotě...Zbytek už udělají obvody okolo. Akorát ten sliz by tomu chyběl...
Re: Re: Re: Co vstupuje do hmoty
Petr Mikulášek,2024-08-27 07:55:44
Tak v monokrystalu křemíku taky není ani špetka biologie a přesto dokáže "inteligentně" analogově řídit procesy... Záleží jenom na tom, co s tím udělá biologický mozek. Znáte třeba lokomotivy řady 163? Tam je to hned několikrát, akorát ne ve formě gelu, ale "solid state".
https://youtu.be/P8BJyrhpEWg?si=Uw3eDz1N09KXHTAI&t=392
Asi vím, proč Pong
Petr Mikulášek,2024-08-23 20:10:30
Tak ono k hraní pongu úplně stačí schopnost vypočítat ze směrnice míčku a místa odrazu napětí, kterýmu odpovídá pozice podložky. Na to je potřeba schopnost zesílit analogovou hodnotu, udělat rozdíl dvou hodnot a zpozdit signál.
Pokud je tam možnost proudem měnit rozměr a rozměrem měnit proud, a dokážou to s různým poměrem i proti sobě jako rozdíl, tak je to polovina úspěchu. To se z toho postaví PID regulátor. Integrační složka tam dělá "adaptivní" parametr, který se chová jako to učení. A s vhodnou zpětnou vazbou se uloží právě do rozměru toho hydrogelu.
Druhá polovina je omáčka okolo - doladění konstant a vhodný zavedení zpětné vazby ze hry tak, aby regulátor správně reagoval.
Až jim ta miska hydrogelu bude hrát Tetris s vizuální zpětnou vazbou, tak uvěřím, že to nějakou "inteligenci" má.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
