Ce-ar fi dacă organismele vii ar putea desfășura unele dintre sarcinile efectuate în mod normal de către cipurile de siliciu? Noi cercetări sugerează că sistemele fungice pot prezenta un comportament electric asemănător memoriei, deschizând calea către arhitecturi de calcul neconvenționale, adevărate computere vii, cu consum redus de energie.
Rețelele fungice ar putea oferi o alternativă la componentele metalice minuscule utilizate în mod obișnuit pentru procesarea și stocarea informațiilor digitale, potrivit unui nou studiu.
Ciupercile sunt cunoscute pentru rezistența lor extremă și trăsăturile biologice distinctive. Aceste calități naturale le fac candidați puternici pentru bioelectronică, un domeniu de cercetare în creștere care își propune să dezvolte noi materiale pentru tehnologiile de calcul ale viitorului.
Transformarea ciupercilor comestibile în dispozitive de memorie
Cercetătorii de la Universitatea de Stat din Ohio, Statele Unite, au demonstrat că ciupercile comestibile familiare, cum sunt ciupercile shiitake, pot fi cultivate și condiționate să funcționeze ca memristori organici. Memristorii sunt componente electronice care procesează informații prin păstrarea memoriei semnalelor electrice anterioare.
Echipa de cercetători a descoperit că dispozitivele fabricate din ciuperci shiitake au produs efecte de memorie repetabile comparabile cu cele observate în cipurile semiconductoare convenționale. Rezultatele sugerează, de asemenea, că aceste sisteme fungice ar putea servi drept bază pentru alte componente de calcul ieftine și ecologice, inspirate de modul în care funcționează creierul.
„Posibilitatea de a dezvolta microcipuri care imită activitatea neuronală reală înseamnă că nu este nevoie de multă energie în standby sau atunci când aparatul nu este utilizat”, a declarat John LaRocco, autorul principal al studiului și cercetător științific în psihiatrie la Colegiul de Medicină al Universității de Stat din Ohio. „Acesta este un avantaj potențial uriaș din punct de vedere computațional și economic.”
Electronica fungică a fost explorată și înainte, dar acum este deosebit de atractivă pentru construirea unor sisteme de calcul mai sustenabile. Deoarece ciupercile sunt biodegradabile și relativ ușor de cultivat, ele generează mai puține deșeuri electronice și fabricarea lor costă mai puțin decât memristoarele și semiconductoarele tradiționale, care depind adesea de minerale din pământuri rare și de centre de date mari consumatoare de energie.
Testarea performanței memristorilor din ciuperci
Pentru a testa performanța acestor noi memristori, echipa de cercetare a cultivat culturi de ciuperci shiitake și champignon. După ce ciupercile au ajuns la maturitate, au fost deshidratate pentru a menține stabilitatea pe termen lung, atașate la circuite electronice specializate și expuse la stimuli electrici pe o gamă largă de tensiuni și frecvențe.
După două luni, echipa a descoperit că, atunci când este folosit ca memorie RAM – memoria computerului care stochează datele –, memristorul lor în formă de ciupercă era capabil să comute între stări electrice cu până la 5.850 de semnale pe secundă, cu o precizie de aproximativ 90%. Cu toate acestea, performanța a scăzut pe măsură ce frecvența tensiunilor electrice a crescut, dar, la fel ca un creier real, problema putea fi remediată prin conectarea mai multor ciuperci la circuit.
Motivația ecologică și implicații mai ample
Per ansamblu, studiul detaliază cât de surprinzător de ușor este să programezi și să conservi ciupercile pentru a se comporta în moduri neașteptate și utile, a spus Qudsia Tahmina, co-autoare a studiului și profesor asociat de inginerie electrică și informatică la Universitatea de Stat din Ohio. Mai mult, este un exemplu al modului în care tehnologia poate avansa atunci când se bazează pe lumea naturală.
„Societatea a devenit din ce în ce mai conștientă de nevoia de a ne proteja mediul înconjurător și de a ne asigura că îl păstrăm pentru generațiile viitoare”, a spus Tahmina. „Așadar, acesta ar putea fi unul dintre factorii determinanți din spatele noilor idei ecologice, așa cum este aceasta.”
Flexibilitatea oferită de ciuperci, sugerează, de asemenea, că există posibilități de extindere a calculului fungic. De exemplu, sistemele fungice mai mari pot fi utile în edge computing și explorarea aerospațială, iar cele mai mici în îmbunătățirea performanței sistemelor autonome și a dispozitivelor purtabile.
Memristorii organici sunt încă în stadiu incipient de dezvoltare, însă studiile viitoare ar putea optimiza procesul de producție prin îmbunătățirea tehnicilor de cultivare și miniaturizarea dispozitivelor, deoarece memristorii fungici viabili ar trebui să fie mult mai mici decât ceea ce au realizat cercetătorii în acest studiu.
Sursa: SciTechDaily