"Грибной мозг" объявил войну кремнию: ученые создали мыслящие микросхемы из обычных шампиньонов

Учёные из Университета штата Огайо предложили неожиданный подход: грибы могут стать материалом для вычислительных устройств нового поколения. Исследователи показали, что обычные съедобные виды, например шиитаке, способны выполнять функции органических элементов памяти — мемристоров, которые хранят информацию за счёт изменения электрического сопротивления.

Мемристор — это компонент, «запоминающий» силу тока, проходившего через него ранее, и меняющий проводимость в зависимости от предыдущих состояний. По сути, он воспроизводит принципы работы нейронных связей мозга, поэтому используется при создании нейроморфных вычислительных систем — схем, имитирующих биологические процессы обработки данных.

Команда установила, что структуры из грибной ткани можно «обучить» вести себя как такие элементы. В опытах с высушенными грибами шиитаке образцы демонстрировали устойчивое запоминание электрических состояний, сопоставимое с поведением микросхем. Это подтверждает, что органические материалы пригодны для создания недорогих и экологичных компонентов, работающих по принципу нейронных сетей.

Руководитель проекта, научный сотрудник Медицинского колледжа Джон ЛаРокко, отмечает, что подобные устройства способны потреблять в разы меньше энергии, чем традиционные полупроводники, особенно в режиме ожидания. Это открывает путь к энергоэффективным вычислительным решениям, которые сохраняют данные без постоянного питания.

Грибы издавна известны выносливостью и сложным строением своих микросетей, что делает их перспективными для биоэлектроники — области, исследующей применение живых материалов в технических системах. В отличие от кремниевых микросхем, требующих редкоземельных элементов и энергоёмкого производства, грибная ткань полностью биоразлагаема и легко выращивается. Использование таких структур способно сократить объём электронных отходов и снизить экологическую нагрузку.

В лаборатории учёные выращивали грибы шиитаке и шампиньоны, затем высушивали их, чтобы стабилизировать электрические свойства. К различным участкам плодовых тел подключали провода и зонды, измеряя реакцию на подаваемые сигналы. Оказалось, что разные части образца обладают неодинаковыми характеристиками, что позволяло регулировать отклик схемы и повышать точность измерений.

В режиме, аналогичном оперативной памяти, грибной элемент успешно изменял электрические состояния с частотой до 5850 переключений в секунду и сохранял около 90 % стабильности даже спустя два месяца. При росте частоты сигналов показатели снижались, но проблему удалось решить, добавив в цепь больше грибных элементов, что повысило устойчивость всей системы.

Исследователи считают, что фунгальные вычисления могут развиваться в разных направлениях. Крупные грибные структуры подойдут для автономных установок, периферийных вычислений и космических миссий, где критично низкое энергопотребление. Миниатюрные варианты можно применять в носимой электронике и компактных устройствах.

Органические мемристоры пока далеки от массового использования и требуют дальнейшего уменьшения размеров, но сами принципы уже доказали свою жизнеспособность. ЛаРокко подчёркивает, что экспериментировать с грибными материалами можно даже на бытовом уровне — достаточно компоста и простейшего лабораторного набора. В промышленности возможны целые линии по выращиванию подобных биошаблонов.

Если технология подтвердит надёжность, грибные микросхемы станут устойчивой альтернативой кремниевым чипам, заменив энергоёмкие металлические компоненты. Подход, предложенный авторами, открывает путь к созданию вычислительных систем, близких по свойствам к природным — саморегулирующихся, экологичных и не требующих постоянного внешнего питания.