Sommario
Un team di ricerca guidato dalla School of Engineering dell’Hong Kong University of Science and Technology (HKUST) ha sviluppato un dispositivo logico elettronico basato su metallo liquido che imita il meccanismo intelligente di cattura delle prede della Dionaea muscipula (Venus flytrap). Questo dispositivo, che mostra proprietà di memoria e conteggio, può rispondere in modo intelligente a varie sequenze di stimoli senza la necessità di componenti elettronici aggiuntivi. Le strategie intelligenti e i meccanismi logici incorporati nel dispositivo offrono una nuova prospettiva sulla comprensione dell'”intelligenza” in natura e forniscono ispirazione per lo sviluppo dell'”intelligenza incarnata”.
Meccanismo di cattura delle prede della Dionaea Muscipula
Il meccanismo unico di cattura delle prede della Dionaea muscipula ha sempre suscitato grande interesse nel campo dell’intelligenza biologica. Questo meccanismo consente alla pianta di distinguere efficacemente tra vari stimoli esterni, come tocchi singoli e doppi, permettendo di differenziare tra disturbi ambientali come le gocce di pioggia (tocco singolo) e gli insetti (doppi tocchi), assicurando così una cattura delle prede di successo. Questa funzionalità è principalmente attribuita ai peli sensoriali sulla pianta carnivora, che mostrano caratteristiche simili alla memoria e al conteggio, permettendo loro di percepire stimoli, generare potenziali d’azione (un cambiamento dei segnali elettrici nelle cellule in risposta a uno stimolo) e ricordare gli stimoli per una breve durata.
Sviluppo del modulo logico a metallo liquido (LLM)
Ispirato dal modello di accumulo/decadimento del segnale elettrico interno della Dionaea muscipula, il Prof. SHEN Yajing, Professore Associato del Dipartimento di Ingegneria Elettronica e Informatica (ECE) dell’HKUST, ha collaborato con la sua ex studentessa di dottorato alla City University di Hong Kong, Dr. YANG Yuanyuan, ora Professoressa Associata alla Xiamen University, per proporre un modulo logico basato su metallo liquido (LLM). Il dispositivo utilizza fili di metallo liquido in una soluzione di idrossido di sodio come mezzo conduttivo, controllando la lunghezza dei fili di metallo liquido in base agli effetti elettrochimici e regolando l’uscita del catodo in base agli stimoli applicati all’anodo e al gate. I risultati della ricerca dimostrano che l’LLM può memorizzare la durata e l’intervallo degli stimoli elettrici, calcolare l’accumulo di segnali da stimoli multipli e mostrare funzioni logiche significative simili a quelle della Dionaea muscipula.
Dimostrazione e Potenziali Applicazioni
Per dimostrare, il Prof. Shen e la Dr. Yang hanno costruito un sistema artificiale di Dionaea muscipula composto dall’LLM, un dispositivo decisionale intelligente, un capello sensoriale basato su interruttori e un attuatore elettrico morbido a base di petali, replicando il processo di predazione della pianta. Hanno anche mostrato le potenziali applicazioni dell’LLM in integrazione di circuiti funzionali, filtraggio, reti neurali artificiali e altro ancora. Il loro lavoro non solo fornisce approfondimenti sulla simulazione di comportamenti intelligenti nelle piante, ma serve anche come riferimento affidabile per lo sviluppo di dispositivi simulativi di segnali biologici e sistemi intelligenti ispirati biologicamente.
Considerazioni finali
Il Prof. Shen ha sottolineato che, mentre molte persone pensano all’intelligenza artificiale come a un’intelligenza che imita i sistemi nervosi degli animali, in natura molte piante dimostrano intelligenza attraverso specifiche combinazioni di materiali e strutture. La ricerca in questa direzione offre una nuova prospettiva e un approccio per comprendere l’intelligenza in natura e costruire un’intelligenza simile alla vita.
Anni fa, quando la Dr. Yang stava ancora perseguendo il suo dottorato nel gruppo di ricerca del Prof. Shen, hanno discusso l’idea di costruire entità intelligenti ispirate alle piante. Dopo diversi anni di sforzi, hanno raggiunto la verifica concettuale e la simulazione dell’intelligenza della Dionaea muscipula. Tuttavia, è importante notare che questo lavoro è ancora relativamente preliminare, e c’è molto lavoro da fare in futuro, come progettare strutture più efficienti, ridurre la dimensione dei dispositivi e migliorare la reattività del sistema.
Pubblicazione dei Risultati
I risultati della ricerca sono stati recentemente pubblicati sulla rivista multidisciplinare di primo livello Nature Communications, co-autore dal Prof. Shen e dalla Dr. Yang.
