Naukowcy stworzyli działającą pamięć komputerową z… grzybów shiitake

To, co jeszcze niedawno mogło wydawać się żartem z laboratorium, właśnie stało się rzeczywistością: naukowcy zbudowali działającą pamięć komputerową z grzybów shiitake. Nowy typ układu, oparty nie na krzemie, a na grzybni (mycelium), może w przyszłości stać się ekologiczną i tanią alternatywą dla tradycyjnych chipów komputerowych.

Grzybnia jak ludzki mózg

Zespół badaczy wykorzystał grzyby shiitake (Lentinula edodes) do stworzenia memrystorów – elementów obwodów elektrycznych, które „zapamiętują” poprzednie stany napięcia.
Zamiast tlenku tytanu czy krzemu, użyto tu sieci grzybni, czyli podziemnej, korzeniopodobnej struktury grzyba.

To właśnie grzybnia zachowuje się w sposób zaskakująco podobny do neuronów w ludzkim mózgu – przekazuje impulsy elektryczne i chemiczne oraz tworzy złożone sieci połączeń.

„Tworzenie mikrochipów, które naśladują aktywność neuronów, pozwala znacząco ograniczyć zużycie energii. Urządzenia oparte na takich układach potrzebują jej znacznie mniej, zwłaszcza w trybie czuwania” – wyjaśnia John LaRocco z Uniwersytetu Stanowego Ohio, współautor badania.

Jak powstał „grzybopamięciowy” chip

Do eksperymentu naukowcy użyli dziewięciu próbek grzybni shiitake, które hodowali w kontrolowanych warunkach wilgotności i temperatury.

Po osiągnięciu odpowiedniego wzrostu próbki zostały wysuszone na słońcu, a następnie połączone z układami elektrycznymi, które przepuszczały przez nie impulsy.

Różne fragmenty grzybni miały odmienne właściwości przewodzenia prądu, co pozwoliło naukowcom zarejestrować efekt pamięci elektrycznej – podstawową cechę działania memrystora.

Wyniki?

Nowy układ – nazwany żartobliwie „mushristorem” – osiągnął częstotliwość przełączania na poziomie 5850 Hz i dokładność 90%. To wynik zbliżony do niektórych komercyjnych memrystorów krzemowych, choć teoretycznie znacznie tańszy i przyjaźniejszy środowisku.

Biokomputer z natury

Zespół zauważył, że przy wyższych napięciach wydajność grzybowych układów nieco spadała – ale udało się to skompensować, łącząc kilka grzybów równolegle.
Oznacza to, że przyszłe konstrukcje mogłyby być modularne i skalowalne, czyli łatwo dostosowywać swoją moc obliczeniową poprzez „dodawanie grzybów”.

Choć do stworzenia pełnoprawnego „biokomputera” wciąż daleka droga, eksperyment otwiera fascynującą perspektywę: urządzenia elektroniczne, które są w pełni biodegradowalne i samoodnawialne.

„Wszystko, czego potrzeba, żeby zacząć badać połączenie grzybów i elektroniki, może być tak małe jak kompostownik w ogrodzie lub tak duże jak profesjonalne laboratorium.

Obie skale są dziś w zasięgu naszych możliwości” – dodaje LaRocco.

Przyszłość komputerów może być… „grzybowa”

Pomysł wykorzystania grzybni jako elementu układów logicznych nie jest nowy – już wcześniej zauważono, że sieci grzybowe potrafią przesyłać informacje podobnie jak neurony.
To, co dotąd było teorią, teraz nabiera realnych kształtów.

Wyniki badań, opublikowane w czasopiśmie PLOS One, pokazują, że „zielona elektronika” przyszłości może nie tylko naśladować naturę, ale wręcz z niej wyrastać.

I jak napisali autorzy w podsumowaniu swojego artykułu:

„Przyszłość informatyki może być… grzybowa.”

Źródło: journals.plos.org