Грибной компьютер: мицелий может изменить мир электроники!

Современная цифровая индустрия постоянно сталкивается с нехваткой ресурсов и растущим энергопотреблением. Ученые из Университета штата Огайо предложили оригинальный подход, объединив электронику с обычными съедобными грибами — шиитаке и шампиньонами. Исследователи успешно превратили их в органические мемристоры. Это электронные компоненты, способные запоминать свое предыдущее электрическое состояние после отключения питания, выступая отличной базой для хранения и обработки данных.

Главным вычислительным элементом выступает мицелий — разветвленная сеть тонких нитей, скрытая под поверхностью. В естественной среде мицелий постоянно передает слабые электрические сигналы, напоминающие импульсы нейронов в мозге человека или животного.

Для адаптации этих свойств под нужды электроники ученые вырастили грибы, дегидрировали их для сохранения структуры и подключили к платам с помощью электродов. Подавая напряжение разной частоты, исследователи заставили биологический материал работать в качестве оперативной памяти (RAM). В ходе двухмесячных тестов грибные мемристоры переключались между состояниями с частотой до 5,85 кГц (около 5850 раз в секунду). Точность работы составила внушительные 90 процентов. При высоких нагрузках производительность системы снижалась, добавление в цепь новых грибов быстро решало проблему, имитируя коллективную работу нейронов.

Традиционные микрочипы производятся из кремния и редкоземельных металлов, добыча которых требует огромных затрат энергии. Биоэлектроника решает проблему радикально: вычислительные элементы можно просто выращивать. Грибные чипы полностью биоразлагаемы и требуют минимум энергии для работы и поддержания режима ожидания.

Органические мемристоры идеально подходят для нейроморфных вычислений — систем, спроектированных по образу человеческого мозга. Классические компьютеры разделяют память и процессор, тратя время и энергию на обмен данными между ними. Нейроморфный подход объединяет эти функции, позволяя выполнять множество операций параллельно. Существуют аналоги в виде выращенных в лаборатории мозговых органоидов, они требуют сложнейших биореакторов с питательной средой. Сушеные грибы работают в обычных условиях.

Шиитаке обладают выраженной природной устойчивостью к ионизирующему излучению, разрушительному для стандартной электроники. Это делает грибные компьютеры перспективной технологией для аэрокосмической отрасли и работы в открытом космосе.

В перспективе гибридные технологии способны стать масштабируемой и экологически чистой альтернативой традиционной вычислительной технике.

Оригинал: LaRocco J, Tahmina Q, Petreaca R, Simonis J, Hill J (2025) Sustainable memristors from shiitake mycelium for high-frequency bioelectronics. doi.org/10.1371/journal.pone.0328965

Телеграм: t.me/ainewsline

Источник: vk.com

Комментарии: