用蘑菇供电的“活体计算机”

蘑菇因其坚韧特性和独特生物属性，在生物电子学领域颇具吸引力。该新兴领域融合生物学与技术，旨在设计创新、可持续的材料用于未来计算系统。将蘑菇转化为活体记忆设备：俄亥俄州立大学的研究人员近期发现，香菇等食用菌可通过培育和引导，发挥有机忆阻器的作用。这些组件如同记忆细胞，能保留过往电状态信息。他们的实验表明，蘑菇基设备可再现半导体芯片中的记忆行为，还可能助力开发其他环保、类脑计算工具，且生产成本更低。“能够开发模拟实际神经活动的微芯片，意味着待机或机器未使用时无需大量电力，”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约翰·拉罗科表示，“这可能带来巨大的计算和经济优势。”真菌电子学的前景：拉罗科指出，真菌电子学并非全新概念，但在可持续计算方面正变得日益实用。由于真菌材料可生物降解且生产成本低，有助于减少电子垃圾。相比之下，传统半导体制造和运行常需稀有矿物及大量能源。“菌丝体作为计算基质此前已在一些不太直观的装置中探索过，但我们的研究试图将这类忆阻系统推向极限。”他说。该团队的研究成果发表在《PLOS One》上。科学家如何测试蘑菇记忆：为测试其性能，研究人员培育了香菇和平菇样本。成熟后将其脱水保存，再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。“我们会在蘑菇不同部位连接电线和探针，因为其不同部位具有不同电特性，”拉罗科说，“根据电压和连接方式，我们观察到不同性能。”蘑菇电路的惊人结果：经过两个月测试，研究人员发现蘑菇基忆阻器每秒可切换电状态高达5850次，准确率约90%。尽管在较高电频率下性能下降，但团队注意到，将多个蘑菇连接起来有助于恢复稳定性——这与人类大脑中的神经连接颇为相似。该研究合著者、俄亥俄州立大学电气与计算机工程副教授库迪亚·塔赫米娜表示，结果凸显蘑菇易于适应计算需求。“社会日益意识到保护环境及为后代守护环境的必要性，”塔赫米娜说，“这可能是此类新型生物友好理念背后的驱动因素之一。”塔赫米娜还称，蘑菇的灵活性表明真菌计算有望扩大规模。例如，较大的蘑菇系统可能用于边缘计算和航空航天探索；较小的则可增强自主系统和可穿戴设备的性能。展望未来：真菌计算的前景尽管有机忆阻器仍处于早期阶段，但科学家计划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，是使其成为传统微芯片可行替代品的关键。“探索真菌与计算所需的一切，小到一个堆肥堆和一些自制电子设备，大到带预制模板的培养工厂，”拉罗科说，“凭借我们现有的资源，所有这些都切实可行。”该研究的其他俄亥俄州立大学贡献者包括鲁本·彼得雷亚卡、约翰·西蒙尼斯和贾斯汀·希尔。研究得到本田研究所的支持。