На фоне чудовищного скачка цен на оперативную память, вызванного ростом спроса со стороны ИИ, дата-центров и производителей видеокарт, всё чаще появляются новости о нестандартных альтернативах привычным чипам. Пока аналитики обсуждают дефицит и подорожание комплектующих, учёные экспериментируют с куда более экзотическими решениями: от органических мемристоров до «живой» электроники. Одним из самых необычных примеров стали исследования, в которых в роли элементов памяти выступают… обычные грибы, предлагая неожиданно органический, в духе биопанка взгляд на будущее хранения данных.
Учёные выращивают грибницу шиитаке, подключают её к плате и изучают, как она ведёт себя при пропускании электрического сигнала. Оказалось, что такие грибницы могут работать как органические мемристоры — «резисторы с памятью», которые меняют своё сопротивление в зависимости от предыдущих токов, то есть фактически запоминают информацию. Исследователи из университета штата Огайо показали, что обычные съедобные грибы (в том числе шампиньоны и шиитаке) можно выращивать и «тренировать» в роли органических мемристоров. Пока все это лишь первые шаги, но первые результаты действительно поражают.
Грибница как живая микросхема
В экспериментах учёные культивировали грибной мицелий шампиньонов и шиитаке в чашках Петри до сплошного покрытия. После высушивания образцы стали твёрдыми и их подключили к электронным цепям. Затем через «грибные» мемристоры пропускали электрические сигналы разной частоты (от нескольких герц до нескольких килогерц, чтобы проверить, меняется ли их сопротивление при разных напряжениях. Исследование показало, что при напряжении около 1–2 В образец действительно работал как оперативная память: он переключался между состояниями с частотой до ~5,85 кГц и точностью порядка 90 %. При низких частотах точность достигала примерно 95 %, а при увеличении скорости переключений она немного снижалась (что можно было компенсировать подключением большего числа грибов). Потенциал определенно на лицо, осталось лишь понять насколько далеко можно продвинуться в подобных исследованиях.
Преимущества грибных мемристоров
- Экологичность и экономичность: грибные мемристоры не требуют дорогих редкоземельных материалов; их можно вырастить и компостировать без вреда экологии.
- Энергоэффективность: устройства на основе грибов имитируют нейронные сети, почти не потребляя энергию в режиме ожидания.
- Стойкость к экстремальным условиям: шиитаке проявляют повышенную устойчивость к радиации, что делает их перспективными для использования в космосе и в других жёстких средах.
- Адаптивность и самовосстановление: мицелий образует трёхмерную сеть, передающую электрические импульсы подобно нейронам. Такая структура гибка, может «перестраиваться» и даже самостоятельно восстанавливаться после разрывов.
- Масштабируемость: сети разного размера можно адаптировать под задачи от высокопроизводительных вычислений до встроенных датчиков. К примеру, крупные грибные сети могут использоваться в беспилотниках или космических системах, а небольшие — в носимой электронике.
Из фантастики в реальность?
Видеоигры и кино давно рисуют сценарии, где грибы или другие биологические системы действуют как разумные сети. Например, в Resident Evil «мегамицелий» — это гигантская грибная суперколония, способная поглощать и хранить знания и сознания людей. Разумеется, в реальных лабораториях учёные пока только измеряют электрические сигналы, а не сознание. Однако сама идея о грибных «энцефалонах» находит отражение и в реальной науке: современные эксперименты призваны доказать, что грибница действительно может хранить и обрабатывать информацию, пусть пока и в очень упрощённом виде. Иными словами, фантастика фантастикой, но навязчивая идея с использованием грибов для таких целей у человечества уже четко и давно сформировалась.
Учёные подчёркивают, что сейчас это скорее научный эксперимент, чем прямая альтернатива привычной электронике. Для хранения больших объёмов данных потребовались бы целые поля грибов, а не крошечные чипы. Тем не менее уже сделан важный шаг: показано, что грибница может выполнять функции памяти. Дальнейшие задачи — улучшить культивацию и создание более компактных устройств. Например, крупные грибные системы могут пригодиться для вычислений «на краю сети» или в космосе, а маленькие — для усиления работы автономных и носимых устройств. Пока органические мемристоры далеки от коммерческого использования, но этот эксперимент открывает новые горизонты в биоэлектронике и может стать началом действительно «зелёной» эры вычислительной техники.
АВТОР: ВЛАДИМИР МОЛОТОВ