科学家发现，蘑菇可作为有机记忆装置，在消耗极低电量的同时模拟神经活动。俄亥俄州立大学研究团队培育并训练香菇菌类执行类似计算机芯片的功能，使其能够每秒在数千种电状态间切换。这种真菌电路具有可生物降解和低成本特性，为开发可持续的类脑计算开辟了新途径。
蘑菇以其坚韧性和不寻常的生物特性而闻名，这些品质使其在生物电子学领域具有吸引力。这个新兴领域融合了生物学和技术，旨在为未来的计算系统设计创新、可持续的材料。
将蘑菇转化为活体记忆设备
俄亥俄州立大学的研究人员最近发现，可食用真菌，如香菇，可以被培育并引导其作为有机忆阻器运作。这些元件像记忆单元一样，能够保留关于先前电状态的信息。
他们的实验表明，基于蘑菇的设备可以重现半导体芯片中看到的相同记忆行为。它们还可能促进其他环保、类脑计算工具的创建，且生产成本更低。
"能够开发模拟实际神经活动的微芯片，意味着在待机或机器不使用时不需要大量电力，"该研究的主要作者、俄亥俄州立大学医学院精神病学研究科学家John LaRocco说。"这可能是一个巨大的潜在计算和经济优势。"
真菌电子学的前景
LaRocco指出，真菌电子学并非一个全新的概念，但在可持续计算方面正变得越来越实用。由于真菌材料可生物降解且生产成本低廉，它们有助于减少电子废物。相比之下，传统半导体通常需要稀有矿物和大量能量来制造和运行。
"菌丝体作为计算基质之前在较不直观的设置中已被探索过，但我们的工作试图将其中一个忆阻系统推向极限，"他说。
该团队的发现发表在《PLOS One》上。
科学家如何测试蘑菇记忆
为了测试其能力，研究人员培育了香菇和双孢蘑菇样本。一旦成熟，它们被脱水保存，然后连接到定制电子电路。蘑菇暴露于不同电压和频率的受控电流中。
"我们在蘑菇的不同点连接电线和探针，因为其不同部分具有不同的电特性，"LaRocco说。"根据电压和连接性，我们看到了不同的表现。"
蘑菇电路的惊喜结果
经过两个月的测试，研究人员发现，他们基于蘑菇的忆阻器能以约90%的准确率每秒切换电状态高达5850次。尽管在更高电频率下性能下降，团队注意到将多个蘑菇连接在一起有助于恢复稳定性——就像人脑中的神经连接一样。
该研究的合著者、俄亥俄州立大学电气与计算机工程副教授Qudsia Tahmina说，结果突出了蘑菇如何易于适应计算。"社会越来越意识到保护环境和确保为子孙后代保存环境的必要性，"Tahmina说。"因此，这可能是像这些新生物友好想法背后的驱动因素之一。"
Tahmina说，基于蘑菇提供的灵活性，还表明扩大真菌计算规模的可能性。例如，更大的蘑菇系统可能在边缘计算和太空探索中有用；更小的系统则在增强自主系统和可穿戴设备性能方面有用。
展望未来：真菌计算的未来
尽管有机忆阻器仍处于早期阶段，科学家旨在未来工作中改进培育方法并缩小设备尺寸。实现更小、更高效的真菌组件将是使其成为传统微芯片可行替代品的关键。
"开始探索真菌和计算所需的一切可以小到一堆堆肥和一些自制电子设备，或大到带有预制模板的培养工厂，"LaRocco说。"所有这些都是我们现在拥有的资源可行的。"
其他俄亥俄州立大学对研究的贡献者包括Ruben Petreaca、John Simonis和Justin Hill。该研究得到了本田研究所的支持。