دانشمندان یک حافظه‌ی کامپیوتری واقعی با استفاده از قارچ شیتاکه ساختند

رایانه‌ای که برای ذخیره‌ی اطلاعات به رشته‌های قارچی متکی باشد، می‌تواند روزی جایگزینی کم‌هزینه برای نسل کنونی سخت‌افزارهای حافظه شود.

کد خبر: ۸۹۲۱۵۵

تاریخ: ۰۶ آبان ۱۴۰۴ - ۱۳:۱۱

به گزارش انتخاب و به نقل sciencealert؛ از دانشمندان با استفاده از قارچ معمولی شیتاکه (Lentinula edodes) موفق شده‌اند نوعی ممریستور (عنصر مداری که توانایی «یادآوری» حالت‌های الکتریکی گذشته‌ی خود را دارد) بسازند. نکته‌ی جالب این است که این ممریستور نه از تیتانیوم دی‌اکسید یا سیلیکون، بلکه از بخش ریشه‌مانند و تا حدی نورون‌مانند قارچ موسوم به مایسلیوم ساخته شده است.

نتیجه، ممریستوری است با کارایی قابل‌مقایسه با تراشه‌های سیلیکونی، اما با این تفاوت که ساخت آن می‌تواند بسیار ارزان‌تر، مقیاس‌پذیرتر و از نظر زیست‌محیطی سازگارتر باشد—ویژگی‌هایی که بسیاری از قطعات کامپیوتری امروزی از آن بی‌بهره‌اند.

ارتباط موضوعی: مهندسان به یک قارچ، بدنی رباتیک دادند و آن را آزاد گذاشتند!

«توانایی ساخت ریزتراشه‌هایی که فعالیت عصبی واقعی را شبیه‌سازی می‌کنند به این معناست که در حالت آماده‌به‌کار یا زمانی که دستگاه استفاده نمی‌شود، به انرژی زیادی نیاز ندارند»،

دکتر جان لاروکو، روان‌پزشک دانشگاه ایالتی اوهایو می‌گوید.

«این موضوع می‌تواند مزیتی بزرگ از نظر محاسباتی و اقتصادی به شمار آید.»

توسعه‌ی رایانه‌ای که مانند مغز رفتار کند، مستلزم ساخت اجزایی است که همچون بخش‌های مغز عمل کنند. یکی از این اجزا، ممریستورهایی هستند که بتوانند مانند سیناپس‌ها—یعنی اتصال بین نورون‌ها که جریان اطلاعات را تنظیم می‌کنند—کار کنند.

دانشمندان مدت‌هاست به استفاده از قارچ‌ها به‌عنوان قطعات کامپیوتری می‌اندیشند، زیرا شبکه‌های مایسلیومی شباهت زیادی به شبکه‌های عصبی دارند. این شبکه‌ها ساختاری مشابه نورون‌ها دارند و اطلاعات را با استفاده از سیگنال‌های الکتریکی و شیمیایی منتقل می‌کنند، درست مانند مغز.

البته از آن‌جا که قارچ‌ها در واقع مغز ندارند، لازم است با مهندسی ویژه، آن‌ها را به شکلی وادار کرد که رفتاری مشابه نورون‌ها از خود نشان دهند.

چرا شیتاکه؟

تیم پژوهشی از قارچ شیتاکه استفاده کرد، زیرا این گونه به‌طور خاص مقاوم، سرسخت و در برابر عوامل استرس‌زا از جمله تابش مقاوم است. پژوهشگران در ۹ پتری‌دیش حاوی بستر رشد، هاگ‌های شیتاکه را کاشتند و آن‌ها را در شرایط کنترل‌شده‌ی دما و رطوبت پرورش دادند.

وقتی مایسلیوم به‌اندازه‌ای رشد کرد که سطح پتری‌دیش را پوشاند، پژوهشگران هر نمونه را در محیطی با تهویه‌ی مناسب و نور مستقیم خورشید خشک کردند تا دوام طولانی‌مدت آن حفظ شود. پس از آماده‌سازی، هر نمونه به مدار مخصوصی متصل شد تا عملکرد محاسباتی‌اش در معرض جریان‌های الکتریکی آزمایش شود.

دکتر لاروکو توضیح می‌دهد:

«ما سیم‌ها و پروب‌های الکتریکی را در نقاط مختلف قارچ متصل می‌کردیم، چون بخش‌های مختلف آن ویژگی‌های الکتریکی متفاوتی دارند. بسته به میزان ولتاژ و نوع اتصال، عملکردها نیز متفاوت بودند.»

نتیجه‌ی آزمایش

پژوهشگران به کارایی ۵۸۵۰ هرتز و دقت ۹۰ درصد در ممریستور قارچی خود دست یافتند—یا به‌عبارتی، این قطعه قادر بود حدود ۵۸۵۰ بار در ثانیه سیگنال‌ها را جابه‌جا کند (یعنی هر حدود ۱۷۰ میکروثانیه یک‌بار).

کندترین ممریستورهای تجاری موجود تقریباً با دو برابر این سرعت کار می‌کنند، بنابراین این نتیجه برای نخستین گام‌ها، بسیار امیدبخش به شمار می‌رود.

همچنین مشخص شد که با افزایش ولتاژ الکتریکی، کارایی قارچ کاهش می‌یابد؛ اما پژوهشگران با افزودن قارچ‌های بیشتر به مدار توانستند این افت عملکرد را جبران کنند.

آینده‌ی محاسبات قارچی

شاید هنوز تا روزی که رایانه‌ای مبتنی بر مایسلیوم انرژی تلفن یا مرور شبکه‌های اجتماعی‌تان را تأمین کند فاصله داشته باشیم،

اما یافته‌ها نشان می‌دهند که این مسیر می‌تواند راهی امیدوارکننده برای پژوهش و توسعه‌ی قطعات قابل‌دسترس، کم‌هزینه و زیست‌تخریب‌پذیر باشد—با کاربردهایی بالقوه از دستگاه‌های شخصی گرفته تا فناوری‌های هوافضا.

دکتر لاروکو می‌گوید:

«هر آنچه برای آغاز کاوش در دنیای قارچ و رایانش نیاز دارید، می‌تواند به سادگی یک توده‌ی کمپوست و چند مدار دست‌ساز باشد، یا به بزرگی یک کارخانه‌ی کشت صنعتی با قالب‌های ازپیش‌ساخته. همه‌ی این گزینه‌ها با منابعی که همین حالا در اختیار داریم، شدنی هستند.»