Вчені створюють комп’ютери, здатні вирощувати пам’ять з грибного міцелію

Комп’ютери працюють на основі кремнію та металу. Гриби ростуть у ґрунті. Але тепер учені з’ясовують, що одне може замінити інше. Гриби потенційно здатні замінити частину компонентів машин, які формують наш цифровий світ. Ідея здається дивною — доки не усвідомиш, наскільки розумними й витривалими є ці організми.

Гриби в обчисленнях

Дослідники з Університету штату Огайо виявили, що їстівні гриби, такі як шиїтаке, можуть діяти як органічні чипи пам’яті. Коли їх під’єднали до електричних схем, гриби зберігали й обробляли інформацію подібно до живого мозку. Провідний автор дослідження Джон ЛаРокко, науковий співробітник кафедри психіатрії Медичного коледжу університету, пояснює:

«Створення мікрочипів, які імітують справжню нейронну активність, означає, що пристрої споживатимуть мінімум енергії у стані очікування або під час простою».

Фунгальні чипи показали вражаючі результати: кожен міг перемикати електричні стани тисячі разів на секунду з високою точністю. Вони не потребують дорогих рідкоземельних металів чи енергоємного виробництва — тому є привабливою альтернативою традиційним напівпровідникам.

Вчимося у природи

Гриби вже утворюють величезні підземні мережі, які передають сигнали між коренями рослин і дерев. Вчені зрозуміли, що ці самі біологічні системи можна використати для збереження інформації.

Міцелій — ниткоподібна частина гриба — реагує на електричні імпульси, змінюючи свій опір. Ці зміни діють як «спогади».

Під час випробувань гриби змінювали свою провідність після кожного циклу напруги. Їхня здатність адаптуватися нагадувала навчання нейронів у мозку. З часом гриб «запам’ятовував» шаблони сигналів і ставав стабільнішим у роботі. Така властивість може привести до створення енергоефективних пристроїв, які навчаються безперервно, як живі системи.

Як тестували грибні комп’ютери

Команда вирощувала шиїтаке та печериці на органічних матеріалах — пшеничних зародках, сіні й зернах фарро. Коли грибні мати дозрівали, їх висушували на сонці для збереження форми, а потім злегка зволожували, щоб відновити провідність.

«Ми під’єднували дроти й зонди у різних точках гриба, адже кожна частина має свої електричні властивості», — пояснює ЛаРокко.

У різних ділянках електричні сигнали проходили по-різному. На певних частотах гриби демонстрували класичні петлі гістерезису, що підтверджує їхній потенціал як мемристорів — елементів, які “пам’ятають” попередні стани.

Гриби, що запам’ятовують

Найкращі результати спостерігалися на низьких частотах — близько 10 герц. Опір грибної тканини змінювався передбачувано, що дозволяло «записувати» й «стирати» стани пам’яті. Коли кілька грибних дисків з’єднували разом, їхня продуктивність зростала — як нейрони, що зміцнюють зв’язки при повторному використанні.

Це доводить, що гриби можуть працювати як «живе залізо» для нейроморфних систем, де зберігання та обробка даних відбуваються одночасно. Простота вирощування означає, що майбутні дослідники зможуть експериментувати з «домашніми» грибними чипами без великих лабораторій.

Витривалість грибів

Крім обчислювальних можливостей, гриби шиїтаке мають ще одну перевагу — стійкість до стресу. Вони містять сполуку лентинин, яка захищає клітини від окисного пошкодження. Це дозволяє їм витримувати радіацію, температурні коливання та ультрафіолет.

Завдяки цим властивостям грибні схеми можуть бути корисними в аерокосмічних технологіях або під час космічних місій, де звичайна електроніка швидко виходить з ладу.

Екологічні технології майбутнього

«Суспільство дедалі більше усвідомлює необхідність зберігати довкілля для майбутніх поколінь», — зазначає співавторка дослідження Кудсія Тахміна, доцентка кафедри електротехніки та обчислювальної техніки університету.

Фунгальна електроніка може вирощуватися замість добування з копалень, є біорозкладною і потребує менше енергії. Якщо висохне — її можна просто «оживити» водою. Така технологія може радикально змінити підхід до виробництва комп’ютерів, роблячи їх більш екологічними й енергоефективними.

Майбутнє грибних комп’ютерів

Дослідники вважають, що грибні системи можна масштабувати — від мініатюрних пристроїв до великих обчислювальних платформ.

«Все, що потрібно для початку, — це компостна купа й базові електронні інструменти, або ж велика фабрика з готовими шаблонами», — каже ЛаРокко.

У майбутньому електронні схеми можуть виростати природним шляхом, зберігаючи дані у живих мережах замість кремнієвих чипів. Те, що починається як звичайний гриб, може стати серцем “живих”, сталих комп’ютерів нового покоління. Дослідження опубліковане в журналі PLOS One.