Жидкое металлическое электронное логическое устройство имитирует механизм захвата добычи мухоловки

LLM-контролируемая искусственная муха и потенциальные применения LLM.Кредит: Природная связь (2024).Doi: 10.1038/s41467-024-47791-7

Устанавливая память и подсчеты, устройство может разумно реагировать на различные последовательности стимулов без необходимости дополнительных электронных компонентов.Интеллектуальные стратегии и логические механизмы в устройстве дают новый взгляд на понимание «интеллекта» в природе и вдохновляют развитие «воплощенного интеллекта».

Уникальный механизм захвата добычи на флаттрапах Венеры всегда был интригующим исследованием в сфере биологического интеллекта.Этот механизм позволяет им эффективно различать различные внешние стимулы, такие как одиночные и двойные штрихи, тем самым различая нарушения окружающей среды, такие как капли дождя (одиночное прикосновение) и насекомые (двойные штрихи), обеспечивая успешный захват добычи.

Эта функциональность в первую очередь объясняется сенсорными волосками на плотоядных растениях, которые демонстрируют, сродни памяти и подсчет, что позволяет им воспринимать стимулы, генерировать потенциалы действия (изменение электрических сигналов в клетках в ответ на стимул) и помнитеСтимулы на короткую продолжительность.

Вдохновленная моделью накопления/распада внутреннего электрического сигнала/распада в Венерной мухоловке, профессор Шен Яджин, доцент кафедры электронной и компьютерной инженерии (ECE) в HKUST, который руководил исследованиями, сотрудничал со своим бывшим доктором философии.Студент городского университета в Гонконге, доктор Ян Юаньюань, ныне доцент кафедры Университета Xiamen, чтобы предложить логический модуль на основе жидкости (LLM), основанный на деформации удлинительного/сокращения проводов жидких металлов.

Устройство использует провода жидких металлов в растворе гидроксида натрия в качестве проводящей среды, контролируя длину проводов жидких металлов на основе электрохимических эффектов, тем самым регулируя выход катода в соответствии со стимулами, приложенными к аноду и затвору.Результаты исследований демонстрируют, что сама LLM может запомнить продолжительность и интервал электрических стимулов, рассчитать накопление сигналов из множества стимулов и демонстрировать значительные логические функции, аналогичные функциям мухоловки Венеры.

Чтобы продемонстрировать, профессор Шен и д-р Ян построили искусственную систему Frettrap Venus, включающую интеллектуальное устройство LLM, сенсорные волосы на основе коммутатора и лепесток на основе мягкого электрического привода, повторяя процесс хищничества летучих ходов Венера.Кроме того, они продемонстрировали потенциальные применения LLM в интеграции функциональной схемы, фильтрации, искусственных нейронных сетей и многое другое.

Их работа не только дает представление о моделировании интеллектуального поведения в растениях, но также служит надежной ссылкой для разработки последующих устройств симулятора биологического сигнала и биологически вдохновленных интеллектуальных систем.

«Когда люди упоминают« искусственный интеллект », они обычно думают о интеллекте, который имитирует нервные системы животных. Однако, по природе, многие растения также могут продемонстрировать интеллект посредством конкретных материальных и структурных комбинаций. Исследования в этом направлении обеспечивают новую перспективу и подход для насПонять «интеллект» в природе и построить «жизненный интеллект»,-сказал профессор Шен.

«Несколько лет назад, когда доктор Ян все еще занимался доктором наук в моей исследовательской группе, мы обсудили идею построения интеллектуальных сущностей, вдохновленных растениями вместе. Приятно, что после нескольких лет усилий мы достигли концептуальногоПроверка и моделирование интеллекта для мухоловки Венеры.

«Тем не менее, стоит отметить, что эта работа по -прежнему является относительно предварительной, и в будущем предстоит проделать много работы, такую ​​как проектирование более эффективных структур, уменьшение размера устройств и улучшение реагирования на систему», - добавил профессор ШенПолем

More information: Yuanyuan Yang et al, A liquid metal-based module emulating the intelligent preying logic of flytrap, Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-47791-7