«Компьютер из грибов — это реально? Ученые из Огайо говорят, что да. И показали, как это работает
NewsMakerГрибные образцы переключали состояния до 5850 раз в секунду с точностью около 90 процентов.
Новые эксперименты показывают, что грибные сети могут стать альтернативой миниатюрным металлическим элементам для обработки и хранения данных. Благодаря природной стойкости и необычным свойствам грибы оказались удобной моделью для биоэлектроники, направления, которое ищет экологичные материалы для вычислительных систем следующего поколения.
Исследователи из Университета штата Огайо выяснили , что обычные съедобные грибы, например шиитаке, можно вырастить и «натренировать» так, чтобы они работали как органические мемристоры, то есть элементы, запоминающие свои прошлые электрические состояния. По их данным, такие «грибные» устройства воспроизводят эффекты памяти на уровне, сопоставимом с полупроводниковыми чипами, и способны стать основой недорогих, экологичных, мозгоподобных вычислительных компонентов. Ведущий автор Джон ЛаРокко отметил, что микросхемы, имитирующие активность нейронов, практически не потребляют энергию в режиме ожидания, что дает заметную вычислительную и экономическую выгоду.
Авторы подчеркивают, что идея «электроники на грибах» не нова, однако именно грибы выглядят перспективными для устойчивых вычислительных систем. Они биодеградируемы, а изготовление обходится дешевле, чем производство классических мемристоров и полупроводников, где часто требуются редкоземельные элементы и энергозатратная инфраструктура дата-центров.
В работе, опубликованной в журнале PLOS ONE, ученые культивировали образцы шиитаке и шампиньонов, сушили их для длительного хранения, подключали к специальным электронным схемам и подавали сигналы разного напряжения и частоты. Электроды устанавливали в разных точках гриба, поскольку его участки отличаются электрическими свойствами, это давало различия в характеристиках. Через два месяца экспериментов команда показала, что в роли оперативной памяти такой мемристор переключал состояния до 5 850 раз в секунду с точностью около 90 процентов. При повышении частоты точность снижалась, но, как и в живом мозге, ситуацию удавалось исправить, добавляя в цепь больше грибов.
Соавтор исследования Кудсия Тахмина отметила, что грибы можно удивительно просто «программировать» и сохранять в нужной форме, а сама работа демонстрирует, как технологии продвигаются вперед, опираясь на решения из живой природы. По ее словам, растущий общественный запрос на экологичность уже подталкивает к появлению подобных био-дружественных идей.
Авторы видят потенциал масштабирования. Крупные грибные системы могут пригодиться на периферии вычислений и в космической технике, компактные — в автономных устройствах и носимой электронике. Технология пока на ранней стадии, ее развитие потребует улучшения методов культивирования и миниатюризации, поскольку практичные мемристоры должны быть существенно меньше тех, что использовались в этой работе. ЛаРокко добавил, что порог входа невысокий, начать можно с компостной кучи и самодельной электроники или развернуть полноценное производство на фабрике, обе траектории уже реалистичны.
Новые эксперименты показывают, что грибные сети могут стать альтернативой миниатюрным металлическим элементам для обработки и хранения данных. Благодаря природной стойкости и необычным свойствам грибы оказались удобной моделью для биоэлектроники, направления, которое ищет экологичные материалы для вычислительных систем следующего поколения.
Исследователи из Университета штата Огайо выяснили , что обычные съедобные грибы, например шиитаке, можно вырастить и «натренировать» так, чтобы они работали как органические мемристоры, то есть элементы, запоминающие свои прошлые электрические состояния. По их данным, такие «грибные» устройства воспроизводят эффекты памяти на уровне, сопоставимом с полупроводниковыми чипами, и способны стать основой недорогих, экологичных, мозгоподобных вычислительных компонентов. Ведущий автор Джон ЛаРокко отметил, что микросхемы, имитирующие активность нейронов, практически не потребляют энергию в режиме ожидания, что дает заметную вычислительную и экономическую выгоду.
Авторы подчеркивают, что идея «электроники на грибах» не нова, однако именно грибы выглядят перспективными для устойчивых вычислительных систем. Они биодеградируемы, а изготовление обходится дешевле, чем производство классических мемристоров и полупроводников, где часто требуются редкоземельные элементы и энергозатратная инфраструктура дата-центров.
В работе, опубликованной в журнале PLOS ONE, ученые культивировали образцы шиитаке и шампиньонов, сушили их для длительного хранения, подключали к специальным электронным схемам и подавали сигналы разного напряжения и частоты. Электроды устанавливали в разных точках гриба, поскольку его участки отличаются электрическими свойствами, это давало различия в характеристиках. Через два месяца экспериментов команда показала, что в роли оперативной памяти такой мемристор переключал состояния до 5 850 раз в секунду с точностью около 90 процентов. При повышении частоты точность снижалась, но, как и в живом мозге, ситуацию удавалось исправить, добавляя в цепь больше грибов.
Соавтор исследования Кудсия Тахмина отметила, что грибы можно удивительно просто «программировать» и сохранять в нужной форме, а сама работа демонстрирует, как технологии продвигаются вперед, опираясь на решения из живой природы. По ее словам, растущий общественный запрос на экологичность уже подталкивает к появлению подобных био-дружественных идей.
Авторы видят потенциал масштабирования. Крупные грибные системы могут пригодиться на периферии вычислений и в космической технике, компактные — в автономных устройствах и носимой электронике. Технология пока на ранней стадии, ее развитие потребует улучшения методов культивирования и миниатюризации, поскольку практичные мемристоры должны быть существенно меньше тех, что использовались в этой работе. ЛаРокко добавил, что порог входа невысокий, начать можно с компостной кучи и самодельной электроники или развернуть полноценное производство на фабрике, обе траектории уже реалистичны.