اكتشف مهندسون في جامعة بنسلفانيا أن فقاعات الرغوات اليومية تغير مواقعها باستمرار مع الحفاظ على شكل الرغوة العام، باتباع مبادئ رياضية تشبه تلك المستخدمة في التعلم العميق للذكاء الاصطناعي. يتحدى هذا الآراء التقليدية للرغوات كشبيهة بالزجاج ويوحي بأن سلوكيات التعلم قد تكمن وراء أنظمة متنوعة من المواد إلى الخلايا. النتائج، المنشورة في Proceedings of the National Academy of Sciences، يمكن أن تنير مواد تكيفية وهياكل بيولوجية.
الرغوات، الموجودة في منتجات مثل رغوة الصابون والمايونيز، كانت تُعتبر طويلاً تشبه الزجاج، مع فقاعات مثبتة في مواقع غير مرتبة. ومع ذلك، تكشف محاكيات حاسوبية جديدة من باحثي جامعة بنسلفانيا أن الفقاعات في الرغوات الرطبة تتجول باستمرار عبر ترتيبات متنوعة دون الاستقرار، حتى مع الحفاظ الرغوة على شكلها. يعكس هذا السلوك الديناميكي عملية التعلم العميق في أنظمة الذكاء الاصطناعي. في تدريب الذكاء الاصطناعي، تُعدل المعلمات تدريجياً عبر طرق مثل الهبوط التدريجي، متجنبة التطابقات الدقيقة جداً التي تعيق التعميم. بدلاً من ذلك، تستكشف الأنظمة مناطق أوسع من الحلول القابلة للتطبيق. «الرغوات تعيد تنظيم نفسها باستمرار»، قال جون سي. كروكر، أستاذ هندسة كيميائية وبيوموليكيولارية ومؤلف مشارك رئيسي. «من المثير للإعجاب أن الرغوات وأنظمة الذكاء الاصطناعي الحديثة تبدو تتبع نفس المبادئ الرياضية.» نمذجت الفيزياء التقليدية فقاعات الرغوة كجسيمات تتدحرج إلى حالات طاقة منخفضة، مثل الصخور في وادٍ. ومع ذلك، أظهرت بيانات منذ نحو عقدين تناقضات. «عندما نظرنا فعلياً في البيانات، لم يتطابق سلوك الرغوات مع ما توقعته النظرية»، شرح كروكر. طبق الفريق رؤى تحسين مستوحاة من الذكاء الاصطناعي، واكتشف أن الفقاعات تتردد في تضاريس طاقة مسطحة مع تكوينات متعددة مكافئة. أبرز المؤلف المشارك الرئيسي روبرت ريجلمان، أيضاً في هندسة كيميائية وبيوموليكيولارية، توازياً: «الرؤية الرئيسية كانت إدراك أنك لا تريد دفع النظام إلى أعمق وادٍ ممكن». الحفاظ على الذكاء الاصطناعي في مناطق أكثر تسطحاً يمكن أن يحسن الأداء على بيانات جديدة، تماماً مثل حركة الرغوة المستمرة. يعيد الدراسة فتح أسئلة في أبحاث الرغوة ويمتد إلى الأنظمة الحية، مثل الهيكل الخلوي للخلايا، الذي يعيد تنظيمه مع الحفاظ على الهيكل. «لماذا تميز رياضيات التعلم العميق الرغوات بدقة هو سؤال مثير»، قال كروكر. مدعوم من National Science Foundation، شمل العمل مؤلفين مشتركين أمروثيش ثيرومالايسوامي وكلاري رودريغيز-كروز، مع التفاصيل الكاملة في ورقة PNAS لعام 2025 حول رغوات النضج اللزج.
