科學家用香菇制成可工作的計算機存儲器

一種依靠真菌菌絲體存儲信息的計算機，或許有一天能成為當代存儲硬件的低成本替代品。

科學家們使用普通的香菇，成功制造出了可工作的憶阻器 —— 這種電路元件能夠“記住”它們過去的電狀態。這些憶阻器的材料并非二氧化鈦或硅，而是真菌中根狀（且有些類似神經元）的部分，即菌絲體。

其成果是一個性能可與硅基芯片相媲美的憶阻器，并且可能具有低成本、可擴展及環境友好等特性，而這些是當今許多計算機組件所不具備的。

“能夠開發出模擬真實神經活動的微芯片，意味著你在待機或機器不使用時不需要大量電力，”俄亥俄州立大學的精神病學家約翰·拉羅科說。“這可能成為一個巨大的潛在計算和經濟優勢。”

開發一臺行為像大腦的計算機，需要研發出同樣能模擬大腦各部分行為的組件。其中一項要求就是憶阻器能夠像突觸一樣工作 —— 突觸是管理信息流的神經元之間的連接點。

科學家們曾考慮使用蘑菇作為計算機部件，這尤其是因為菌絲體網絡的行為方式與神經網絡相似。它們的結構相似，并且像大腦一樣使用電信號和化學信號來傳遞信息。

但事實上它們并非真正的大腦，這意味著需要進行一些工程設計，才能讓它們完成科學家們期望的任務。

該團隊選用香菇是因為該物種特別強健、有韌性且能抵抗諸如輻射等壓力源。研究人員將香菇孢子接種到九個裝滿培養基的培養皿中，并在受控的溫度和濕度條件下培育它們。

當菌絲體生長到足以覆蓋整個培養皿時，研究人員將每個樣本置于通風良好、陽光直射的區域進行干燥，以確保其長期存活能力。經過如此準備，每個樣本都已準備就緒，可以投入工作以測試其計算能力 —— 它們被連接到一個特制的電路上，接受電流的輸入。

“我們在蘑菇的不同位置連接電線和探針，因為它不同部位具有不同的電特性，”拉羅科說。“根據電壓和連接方式的不同，我們觀察到了不同的性能表現。”

研究人員從他們的“蘑菇憶阻器”中實現了5,850赫茲的性能，準確率達到90% —— 也就是說，它以大約每秒5,850次的速度切換信號，或者說每170微秒左右切換一次。市面上速度最慢的憶阻器起始速度也接近這個速度的兩倍，因此對于這項研究的初步探索而言，實驗結果極具前景。

研究人員還發現，隨著電壓升高，蘑菇的性能會下降。他們通過在線路中增加更多蘑菇來補償這一性能損失。

您短期內還不會擁有一臺由菌絲體計算機驅動的設備來刷負面新聞。盡管如此，這些發現確實表明，這是一條通往未來研發可及、低成本、可生物降解組件的有利途徑，其潛在應用范圍從個人設備到航空航天。

“開始探索真菌與計算所需的一切，可以小到一個堆肥堆和一些自制電子設備，也可以大到擁有預制模板的培養工廠，”拉羅科說。“利用我們眼前現有的資源，所有這些規模都是可行的。”

正如研究人員在論文中指出的那樣，“計算的未來可能是真菌的。”

這項研究已發表在《PLOS One》期刊上。

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