Specjaliści twierdzą, że sieci stworzone z grzybni mogą stanowić obiecującą alternatywę dla typowych elementów stosowanych w przetwarzaniu i przechowywaniu danych cyfrowych.

Wykorzystując jadalne grzyby z gatunku twardnik japoński (jap. shiitake), stworzyli biologiczne memrystory – układy, które działają jak komputerowy procesor z pamięcią.

Ich ustalenia pokazały, że urządzenia te nie tylko wykazały podobne, powtarzalne działanie, jak układy półprzewodnikowe, lecz mogłyby również posłużyć do tworzenia innych rodzajów tanich, przyjaznych środowisku, inspirowanych mózgiem elementów obliczeniowych.

„Możliwość opracowywania mikrochipów, które naśladują rzeczywistą aktywność neuronów, oznacza, że nie potrzeba dużo energii w trybie czuwania ani wtedy, gdy urządzenie nie jest używane” – podkreśla John LaRocco, główny autor badania przedstawionego w magazynie „PLOS One”.

„To może być ogromna potencjalna przewaga obliczeniowa i ekonomiczna” – twierdzi.

Dzięki zastosowaniu grzybni – tłumaczą badacze – można zminimalizować zużycie energii elektrycznej, ponieważ grzybnia jest biodegradowalna i tańsza w produkcji, niż konwencjonalne memrystory i półprzewodniki wymagające kosztownych metali ziem rzadkich oraz dużych ilości energii do działania.

„Grzybnia jako podłoże obliczeniowe była już wcześniej badana w mniej intuicyjnych konfiguracjach, ale nasza praca stara się wykorzystać jeden z tych memrystorowych układów do granic jego możliwości” – powiedział naukowiec.

Aby zbadać możliwości nowych memrystorów, naukowcy hodowali próbki grzybów shiitake oraz pieczarek. Po osiągnięciu dojrzałości zostały one odwodnione, aby zapewnić długotrwałą trwałość, podłączone do specjalnych obwodów elektronicznych, a następnie poddane działaniu impulsów elektrycznych o różnych napięciach i częstotliwościach.

Po dwóch miesiącach zespół odkrył, że gdy grzybowe memrystory były używane jako pamięć RAM – czyli pamięć komputera przechowująca dane – potrafiły przełączać się między stanami elektrycznymi z częstotliwością do 5 850 sygnałów na sekundę, z dokładnością około 90 proc.

Wydajność spadała jednak wraz ze wzrostem częstotliwości przyłożonych napięć, ale – podobnie jak w prawdziwym mózgu – można to było naprawić, podłączając do obwodu więcej grzybów.

Naukowcy uważają, że większe systemy oparte na grzybach mogą znaleźć zastosowanie w przetwarzaniu brzegowym (przetwarzanie danych na miejscu, zamiast na serwerach) i eksploracji kosmosu, a mniejsze – w poprawie działania systemów autonomicznych oraz niedużych urządzeń.

Organiczne memrystory wciąż znajdują się na wczesnym etapie rozwoju – przypominają badacze. Jednak przyszłe prace mogą usprawnić proces ich wytwarzania poprzez ulepszenie technik hodowli i miniaturyzację urządzeń.

Użyteczne memrystory grzybowe musiałyby też być znacznie mniejsze niż te, które uzyskano w ramach tego projektu.

„Wszystko, czego potrzebujemy, aby zacząć badać zastosowanie grzybów w obliczeniach, może być tak małe jak kompostownik i wymagać niewielkiej ilości domowej elektroniki, albo tak duże jak fabryka hodowlana” – tłumaczy LaRocco. „Każda z tych opcji jest realna przy zasobach, które mamy obecnie” – dodaje.

Marek Matacz (PAP)

mat/ agt/