Грибы могут стать основой для запоминающих устройств будущих компьютеров

Согласно новому исследованию, грибные сети могут стать перспективной альтернативой крошечным металлическим устройствам, используемым для обработки и хранения цифровой памяти и других компьютерных данных.

Исследователи из Университета штата Огайо обнаружили, что обычные съедобные грибы, такие как шиитаке, можно выращивать и «обучать» для работы в качестве органических мемристоров — типа процессоров данных, способных запоминать предыдущие электрические состояния.

Результаты показали, что эти устройства на основе шиитаке не только демонстрируют воспроизводимые эффекты памяти, аналогичные полупроводниковым чипам, но и могут использоваться для создания других недорогих, экологически чистых вычислительных компонентов, вдохновленных работой мозга.

«Возможность разрабатывать микросхемы, имитирующие реальную нейронную активность, означает, что вам не нужно много энергии для режима ожидания или когда машина не используется», — сказал Джон ЛяРокко, ведущий автор исследования. — «Это может стать огромным потенциальным вычислительным и экономическим преимуществом».

Грибная электроника минимизирует электрические отходы, будучи биоразлагаемой и более дешёвой в производстве, чем традиционные мемристоры и полупроводники, для которых часто требуются дорогие редкоземельные минералы и большое количество энергии в дата-центрах.

В ходе экспериментов исследователи культивировали образцы грибов шиитаке и шампиньонов. После созревания грибы обезвоживали для обеспечения долговечности, подключали к специальным электронным схемам и подвергали воздействию различных напряжений и частот.

«Мы подключали электрические провода и зонды в разных точках грибов, потому что различные его части обладают разными электрическими свойствами», — объяснил ЛяРокко. — «В зависимости от напряжения и подключения мы наблюдали разную производительность».

Через два месяца команда обнаружила, что при использовании в качестве оперативной памяти (RAM) их грибной мемристор способен переключаться между электрическими состояниями с частотой до 5850 сигналов в секунду с точностью около 90%. Производительность падала с увеличением частоты электрических напряжений, но, как и в реальном мозге, проблему можно было решить, подключив к схеме больше грибов.

Соавтор исследования, доцент кафедры электротехники и вычислительной техники Кудсия Тахмина отметила, что исследование демонстрирует, насколько удивительно легко программировать и сохранять грибы для полезного применения. Это также пример того, как технологии могут развиваться, опираясь на природный мир.

Органические мемристоры всё ещё находятся на ранней стадии разработки, но будущая работа может быть направлена на оптимизацию производственного процесса за счёт улучшения методов культивирования и миниатюризации устройств.

«Всё, что вам нужно для начала изучения грибов и вычислений, может быть таким же маленьким, как компостная куча и самодельная электроника, или таким же большим, как фабрика по культивированию с готовыми шаблонами», — сказал ЛяРокко. — «Все они реализуемы с теми ресурсами, которые есть у нас сейчас».

Исследование было опубликовано в журнале PLOS One.