Исследовательская группа из Университета штата Огайо совершила поразительный прорыв, обнаружив, что грибы шиитаке могут выступать органическими мемристорами — элементами для хранения и обработки информации, обладающими необычной способностью «запоминать» прежние электрические состояния. Этот инновационный подход открывает путь к новым, экологичным и экономичным компонентам вычислительной техники, вдохновлённым устройством человеческого мозга.
Как шиитаке становятся органическими мемристорами
Грибы шиитаке, хорошо известные своими кулинарными достоинствами, теперь доказывают свою уникальность и в электронных технологиях. Учёные университета специально выращивали и подготавливали образцы шиитаке, а затем подвергали их процессу обезвоживания для сохранения свойств на длительный срок. После подготовки образцы интегрировали в электронные цепи и поочерёдно подключали провода к разным частям грибов, ведь их структура характеризуется вариативностью электрических свойств.
В ходе экспериментов исследователи отслеживали реакцию грибов на различные уровни напряжения и частот электрического тока. Оказалось, что мемристоры на основе шиитаке способны работать с переключением состояний памяти со скоростью до 5850 сигналов в секунду, показывая при этом точность порядка 90%. При увеличении частоты наблюдалось снижение эффективности, но подключение к системе большего числа грибов позволило быстро вернуть производительность на высокий уровень — аналогично тому, как в мозге задействуют больше нейронных связей.
Преимущества и экологические перспективы грибных мемристоров
Грибы шиитаке обладают существенными преимуществами перед традиционными полупроводниковыми материалами. Электроника на их основе является полностью биоразлагаемой, что способствует сокращению электронных отходов. К тому же производство мемристоров из грибов обходится дешевле и безопаснее, ведь не требует использования дорогостоящих редкоземельных металлов и значительных энергозатрат, характерных для работы и поддержки традиционных микропроцессоров и дата-центров.
Использование органических мемристоров может стать революционным шагом в индустрии, так как такие системы применяют энергию эффективно, обеспечивая работу устройств в режиме ожидания с минимальными затратами. Это не только перспективно для построения устойчивых цифровых экосистем, но и открывает новые горизонты в разработке умных технологий, приближённых по принципу действия к биологическим нейросетям.
Путь к миниатюризации и практическому применению
Проекты по созданию органических мемристоров ещё находятся на ранних этапах. Сейчас эксперименты показывают работоспособность на относительно крупных образцах. Однако команда стремится оптимизировать технологии: совершенствуя методы культивации грибов и снижая физические размеры компонентов. Перспектива внедрения таких мемристоров в обычные электронные устройства требует дальнейшего совершенствования, чтобы добиться компактности и интеграции с современными микросхемами.
Вдохновение природой и биотехнологиями
Идея использования органических веществ, в частности грибов, в вычислительной технике отражает современную тенденцию к биомиметике — позаимствованию природных решений для новых технологических задач. Грибы шиитаке, из-за своей доступности, уникальных структурных и электрических свойств, становятся привлекательным сырьём для устойчивых IT-разработок, способных снизить нагрузку на окружающую среду без ущерба для производительности.
Ожидания будущих инноваций
Исследования Университета штата Огайо демонстрируют оптимистичные перспективы: уже сейчас мемристоры на основе шиитаке показывают впечатляющие результаты, сравнимые с синтетическими аналогами. В ближайшем будущем учёные планируют повысить эффективность и компактность таких устройств, чтобы сделать их массово применимыми в интеллектуальных системах и энергоэффективных компьютерах нового поколения. Вдохновляясь природой, мы можем строить технологии, которые гармонично сочетаются с миром вокруг нас, и этот подход уже приносит свои позитивные плоды.
Источник: naked-science.ru
