ทันเอไอ

นักวิจัยเสนอ 'Memory Engine' แบบจำลองทางฟิสิกส์ที่ระบบสามารถสร้างระเบียบได้เองผ่าน 'ความจำ' ภายใน

งานวิจัยใหม่ที่ตีพิมพ์ใน Physical Review E นำเสนอแบบจำลองที่อนุภาคสามารถสร้างรูปแบบการเคลื่อนที่ที่เป็นระเบียบขึ้นได้เอง โดยอาศัยการทิ้งร่องรอยไว้บนพื้นผิวที่มันเคลื่อนที่ ซึ่งทำหน้าที่เสมือน 'ความจำ' ของระบบ

ทีมวิจัยได้เผยแพร่ผลงานวิชาการชิ้นสำคัญในวารสาร Physical Review E ภายใต้ชื่อ "Memory engine: Self-organized coherence from internal feedback" นำเสนอแนวคิดใหม่ที่เรียกว่า 'Memory Engine' ซึ่งเป็นแบบจำลองทางฟิสิกส์ที่อธิบายว่าระบบที่ดูเหมือนจะวุ่นวายสามารถสร้างระเบียบแบบแผนขึ้นมาได้เองจากภายใน โดยไม่ต้องมีแรงหรือผู้ควบคุมจากภายนอก

หัวใจของแบบจำลองนี้คือแนวคิดเรื่อง "ความจำ" ที่เกิดจากปฏิกิริยาระหว่างอนุภาคและสิ่งแวดล้อม นักวิจัยจำลองสถานการณ์ให้อนุภาคบราวน์ (Brownian particle - อนุภาคขนาดเล็กที่เคลื่อนที่แบบสุ่ม) เคลื่อนที่ไปบนพื้นผิวพิเศษที่มีคุณสมบัติทั้งหนืดและยืดหยุ่น (viscoelastic substrate) พื้นผิวนี้ไม่ได้เป็นแค่พื้นที่ว่างเปล่า แต่ทำหน้าที่บันทึกเส้นทางการเคลื่อนที่ของอนุภาคไว้ในลักษณะของ "สนามความจำ" (memory field)

กลไกการทำงานเป็นวงจรป้อนกลับ (internal feedback) ที่เรียบง่ายแต่ทรงพลัง กล่าวคือ เมื่ออนุภาคเคลื่อนที่ มันจะทิ้งร่องรอยหรือเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของพื้นผิวบริเวณนั้นไว้ จากนั้นร่องรอยที่ถูกบันทึกไว้ก็จะส่งผลย้อนกลับมาชี้นำหรือจำกัดการเคลื่อนที่ในอนาคตของอนุภาคเอง กระบวนการนี้อยู่ภายใต้กรอบการทำงานที่เรียกว่า Coupled Memory Graph Process (CMGP) ซึ่งเป็นกรอบที่ระบบไม่ลืมอดีต (non-Markovian)

ผลการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์เผยให้เห็นปรากฏการณ์ที่น่าทึ่ง คือระบบสามารถเปลี่ยนสถานะจากการเคลื่อนที่แบบสุ่มไร้ทิศทาง (unstructured diffusion) ไปสู่รูปแบบการเคลื่อนที่ที่เป็นระเบียบและเกิดซ้ำเป็นวัฏจักรที่เรียกว่า "burst-trap cycles" ซึ่งคือการเคลื่อนที่สลับไปมาระหว่างการพุ่งออกไปอย่างรวดเร็วและการติดกับอยู่กับที่ชั่วขณะ โดยปัจจัยสำคัญที่ควบคุมการเปลี่ยนแปลงนี้คือระดับความแข็ง (stiffness) ของพื้นผิวที่ทำหน้าที่เป็นหน่วยความจำนั่นเอง