KI aus Gelee lernt Pong spielen – und wird immer besser

Ein Forscherteam aus England hat einem nicht-biologischen KI-Material das Spielen von Pong beigebracht. Allerdings kann das Gelee das Videospiel nicht nur ausführen. Mit der Zeit wird es auch immer besser. 

Das Interesse der Wissenschaft, anderen Lebensformen mithilfe von Künstlicher Intelligenz das Spiel „Pong“ beizubringen, existiert bereits seit Jahren. Ein berühmtes Beispiel dafür ist Elon Musk. Vor einigen Jahren veröffentlichte sein Unternehmen Neuralink ein Video, das einen Affen zeigt, der das Videospiel mithilfe eines implantierten Chips kontrollierte.

Auch Forschende des australischen Start-ups Cortical Labs haben einem Siliziumchip, der auf menschlichen Gehirnzellen basiert, bereits das Pong-spielen beigebracht. Nun versuchten es auch Wissenschaftler:innen der englischen University of Reading. Ein Team um Yoshikatsu Hayashi wollte im Rahmen einer neuen Studie herausfinden, ob auch ein nicht-biologisches Material Pong spielen kann. Das Ergebnis: Es kann. Und nicht nur das: Die KI wird sogar immer besser darin.

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Gedächtnis aus Gelee: KI lernt Pong spielen

Für die Studie nutzten Hayashi und sein Team ein Hydrogel. Dabei handelt es sich um ein geleeartiges Materiali, das für eine Vielzahl von Anwendungen verwendet werden, zum Beispiel als Komponenten für weiche Roboter.

Das Hydrogel enthält geladene Teilchen, sogenannte Ionen. Durch elektrische Stimulation bewegen sie sich durch das Material und ziehen Wassermoleküle mit sich. Dadurch verändert sich die Form des Gelees. Diese Veränderung in der Verteilung der Ionen beeinflusst die nächste Anordnung der Teilchen, erklärt Hayashi. „Es ist wie ein physikalisches Gedächtnis.“

Um zu testen, ob dieses „Gedächtnis“ das Hydrogel dazu bringen könne, Pong zu spielen, verwendeten die Forschenden Elektroden. Auf diese Weise kombinierten sie das Material mit einem Computer. Das Spiel selbst ist in ein Gitter aus sechs Quadraten unterteilt, die sechs Elektrodenpaaren entsprechen. Jedes Mal, wenn sich der Ball durch eines der Quadrate bewegte, sendeten die entsprechenden Elektroden ein elektrisches Signal an das Hydrogel, wodurch die Ionen ihre Position veränderten.

Anschließend maßen die Sensorelektroden den elektrischen Strom der neu angeordneten Ionen und leiteten diese Information an den Computer zurück, der sie als Befehl interpretierte: Er brachte das Spielpaddel in eine neue Position. Im Laufe der Zeit bildete sich auf diese Weise eine grundlegende Erinnerung, da die Bewegung der Ionen durch ihre früheren Umlagerungen beeinflusst wurde.

Gelee-KI verbesserte sich stetig

Zuerst traf das Hydrogel den Ball nur in etwa der Hälfte der Fälle. Nach etwa 24 Minuten erhöhte sich die Trefferquote allerdings auf 60 Prozent. Das deutet daraufhin, dass das Material sein „Gedächtnis“ für die Bewegung des Balls anhand des Ionenmusters aktualisieren kann. Die verbesserte Leistung führte zudem zu längeren Ballwechseln.

Das Forschungsteam führte Kontrollversuche durch, bei denen sie das Material mit falschen Informationen über die Ballposition fütterten oder es überhaupt nicht anregten. Unter diesen Bedingungen zeigte das Pong-Spiel des Hydrogels keine Anzeichen einer Verbesserung. Daraus entstand die Annahme, dass es nur besser wird, wenn es mit den richtigen Informationen gefüttert wird.

„Es muss noch mehr Arbeit geleistet werden“

Das Material der englischen Forschungsgruppe beherrschte Pong zwar nicht so schnell wie DishBrain. Allerdings liege das daran, dass Hydrogel ein viel einfacheres System sei, so Hayashi. Trotzdem zeigen die Ergebnisse, dass es über weitere Rechenfähigkeiten verfügt. Wissenschaftler:innen könnten diese nutzen, um effizientere Algorithmen zu entwickeln.

Auch Brett Kagan von Cortical Labs äußerte sich wohlwollend zur neuen Studie. Es sei ein erster Schritt zum Nachweis, dass synthetische Materialien eine grundlegende Form des „Gedächtnisses“ nutzen können, um die Leistung zu steigern“, erklärt er. „Das System demonstriert das Gedächtnis auf ähnliche Weise, wie ein Flussbett die Erinnerung an einen Fluss aufzeichnet.“

Die Autor:innen aus England hätten einen kreativen Ansatz versucht, Konzepte aus den Neurowissenschaften auf ein eher physikalisch basiertes System zu übertragen, so Kagan weiter. Allerdings müsse in Zukunft noch mehr Arbeit geleistet werden.

Das Videospiel Pong gibt es seit den 1970ern und gilt als absoluter Klassiker. Das Prinzip ist einfach: Die Spielenden kontrollieren eine vertikale oder waagrechte Linie und müssen einen virtuellen Tennisball hin und her schlagen.

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