Ученые создали компьютер на основе грибов шиитаке

Разработка нейроморфного оборудования предлагает перспективный подход для решения все более очевидных проблем с производительностью и энергопотреблением в классических вычислениях. Однако, как указывают ученые из Университета Огайо в недавней статье, ограниченные поставки редкоземельных металлов и дорогостоящие производственные процессы сдерживают мечту о компьютерах с эффективностью, подобной мозгу. У них есть ответ — они успешно продемонстрировали «грибные вычисления через мицелиальные сети». В качестве бонуса мемристоры из мицелия шиитаке также устойчивы к обезвоживанию и радиации.

Изображение: PLOS One / Ohio State University

Нейроморфные вычисления стремятся имитировать обработку, подобную мозгу, чтобы использовать преимущества миллиардов лет эволюции животных. Теория заключается в том, что этот стиль вычислительной архитектуры наследует эффективность, адаптивность и параллелизм, характерные для мозга.

Мемристоры считаются хорошим соответствием для нейроморфных архитектур, подобных мозгу. Исследователи из Огайо хвалят их за уникальные электрические свойства и «способность имитировать нейронные функции». Они могут быть «эффективными и самоадаптирующимися при обучении на месте». Такие способности делают мемристоры хорошо подходящими для приложений, таких как роботы и автономные транспортные средства.

Дополнительную привлекательность мемристорам придает их характерно низкое энергопотребление и «преимущество интеграции возможностей памяти и обработки в одно устройство», — говорит команда из Огайо.

Переходя к тому, как грибная электроника сочетается с технологией мемристоров, ученые подчеркивают, что мицелий грибов шиитаке является устойчивой, недорогой и биоразлагаемой альтернативой мемристорам, насыщенным редкоземельными металлами и дорогим в производстве. Утверждается, что этот сорт грибов, в частности, также обеспечивает адаптивную электрическую сигнализацию, «похожую на нейронные спайки».

Методы и тестирование

После культивирования этих грибов ученые высушивали и повторно увлажняли грибы шиитаке, чтобы создать постоянный уровень проводимости без введения избыточной влаги. Затем мемристорные качества этих грибов были протестированы и проверены в лабораториях Огайо.

В тестах в диапазоне напряжений, форм сигналов и частот стала ясна ценность мемристоров из мицелия шиитаке. Ключевым открытием было то, что «при использовании в качестве ОЗУ наш грибной мемристор смог работать на частоте до 5850 Гц с точностью 90 ± 1%».

Изображение: PLOS One / Ohio State University

Потенциальные применения

Исследователи из Огайо упоминают, что мемристоры из мицелия шиитаке предлагают потенциал в периферийных вычислениях, аэрокосмической отрасли и встроенных firmware-приложениях. Там низкое энергопотребление, легкий вес и радиационная стойкость этих мемристоров могут стать потенциально убедительными преимуществами. Однако не стоит упускать из виду экологическую составляющую — эти мемристоры устойчиво «соединяют биоэлектронику и нетрадиционные вычисления».

ИИ: В 2025 году такие биовдохновленные технологии становятся все более актуальными на фоне глобального дефицита редкоземельных металлов. Возможно, через несколько лет мы увидим первые прототипы «грибных» процессоров для специализированных задач.

Источник: Tomshardware.com