Ученые разработали действующую компьютерную память, основанную на мицелии грибов шиитаке. Эта разработка может стать доступной и экологичной заменой современным устройствам для хранения информации. Исследователи создали мемристоры – элементы электрических схем, способные сохранять предыдущее состояние электрического заряда, используя мицелий, структуру, напоминающую корни и частично схожую с нейронами, вместо диоксида титана или кремния. В итоге был получен мемристор, характеристики которого по производительности не уступают кремниевым чипам, но при этом обладает потенциалом для недорогого, масштабного и экологически безопасного производства, в отличие от многих современных компьютерных комплектующих.
Для создания компьютера, имитирующего работу мозга, необходимо разработать компоненты, которые бы также функционировали аналогично его частям. Мемристоры, способные действовать как синапсы – соединения между нейронами, контролирующие передачу информации, являются одним из ключевых требований. Исследователи изучали возможность использования грибов в качестве компьютерных элементов, в частности, из-за того, что мицелиальные сети демонстрируют поведение, напоминающее нейронные сети. Они обладают схожей структурой и передают информацию посредством электрических и химических сигналов, подобно мозгу. Однако, поскольку грибы не являются настоящим мозгом, для обеспечения необходимой функциональности требуется определённая инженерная обработка.
Грибы шиитаке были выбраны командой благодаря их высокой устойчивости, выносливости и способности противостоять воздействию, например, радиации. В контролируемых условиях температуры и влажности исследователи культивировали девять образцов в чашках Петри, содержащих субстрат со спорами шиитаке. Когда мицелий полностью покрыл чашку Петри, образцы высушили в проветриваемом помещении под воздействием солнечных лучей, чтобы гарантировать их долгосрочную жизнеспособность. После такой подготовки образцы были готовы к испытаниям: их подключили к разработанной схеме для пропускания электрических токов.
В процессе исследований ученым удалось добиться производительности в 5850 Герц с точностью 90% для разработанного ими «мемристора-гриба». Это свидетельствует о том, что устройство способно переключать сигналы примерно 5850 раз в секунду, или с частотой одного переключения каждые 170 микросекунд. Показатели скорости самых медленных мемристоров, доступных в продаже, начинаются примерно с величины, вдвое превышающей полученные результаты, что делает эти первоначальные достижения весьма многообещающими. Исследователи также установили, что повышение электрического напряжения приводит к снижению производительности «гриба», однако эту проблему удалось устранить путем включения в схему большего количества таких устройств.
Несмотря на то, что мицелиальный компьютер в скором времени не станет управлять вашими устройствами, полученные данные свидетельствуют о перспективности этого направления для дальнейших исследований и разработок. Это позволит создавать доступные, экономичные и биоразлагаемые компоненты, которые найдут применение в самых разных областях – от персональной электроники до аэрокосмической промышленности. По мнению авторов исследования, в будущем вычислительная техника может быть основана на грибах.