科技日報北京10月27日電（記者張夢然）美國俄亥俄州立大學(xué)研究團(tuán)隊將常見的食用真菌，如香菇和蘑菇，轉(zhuǎn)化為一種名為“憶阻器”的基本電子元件。憶阻器能記住其經(jīng)歷過的電流狀態(tài)，是構(gòu)建類腦計算系統(tǒng)的關(guān)鍵組件。這項發(fā)表于最新一期《公共科學(xué)圖書館·綜合》的成果表明，真菌網(wǎng)絡(luò)有望成為未來計算技術(shù)的綠色替代方案，或可用來處理和存儲數(shù)字信息，取代當(dāng)前依賴金屬與半導(dǎo)體的微型電子設(shè)備。
圖片由AI生成
長期以來，蘑菇因其強大的適應(yīng)性和獨特的生物結(jié)構(gòu)而備受關(guān)注。它們內(nèi)部由細(xì)密的菌絲網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，這種天然的導(dǎo)電潛力使其成為生物電子學(xué)領(lǐng)域極具前景的材料。團(tuán)隊此次發(fā)現(xiàn)，通過特定方式培養(yǎng)并脫水處理后的香菇和蘑菇樣本，可連接到電路中。在施加不同電壓和頻率的電流后，表現(xiàn)出穩(wěn)定的記憶效應(yīng)。這種效應(yīng)與傳統(tǒng)半導(dǎo)體芯片中的憶阻行為相似，意味著這些有機材料能像計算機內(nèi)存一樣，在斷電后仍保留信息。
團(tuán)隊在蘑菇的不同部位接入電極，利用其組織內(nèi)部的差異性導(dǎo)電特性進(jìn)行測試。兩個月的實驗表明，當(dāng)用作隨機存取存儲器時，這些基于真菌的憶阻器每秒可完成高達(dá)5850次信號切換，準(zhǔn)確率約為90%。盡管在高頻條件下性能有所下降，但可通過增加更多蘑菇單元并聯(lián)運行來補償，類似于大腦通過神經(jīng)元協(xié)同工作提升處理能力的方式。
這類有機芯片的最大優(yōu)勢在于其低功耗特性。由于其運作機制更接近生物神經(jīng)系統(tǒng)，因此在待機或非活躍狀態(tài)下幾乎不消耗能量，這可能為未來的計算設(shè)備帶來顯著的能效和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。
此外，與依賴稀有金屬、高能耗制造過程和難以降解的傳統(tǒng)電子元件相比，真菌基設(shè)備具有可生物降解、原材料易得和生產(chǎn)成本低廉的特點，有助于減少電子垃圾，推動可持續(xù)發(fā)展。雖然真菌用于計算的概念并非首次提出，但這項研究首次系統(tǒng)地展示了如何將常見食用菌訓(xùn)練成具備實用功能的憶阻系統(tǒng)，并探索了其性能極限。
這種技術(shù)的應(yīng)用場景十分廣泛。較大的真菌網(wǎng)絡(luò)或可用于邊緣計算和極端環(huán)境下的任務(wù)，如航空航天探測；小型化裝置則有望集成于可穿戴設(shè)備或自主機器人中，增強其感知與響應(yīng)能力。
本文鏈接：食用真菌可轉(zhuǎn)化為有機憶阻器http://m.sq15.cn/show-11-27663-0.html
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