问题——传统芯片制造依赖高能耗、高纯度工艺和稀缺材料。面对算力需求持续增长与能耗约束,如何找到更低成本、更绿色、又适配类脑计算的新型器件材料,正成为国际研究热点。忆阻器因具有“电阻随历史电流变化”的特性,被视为新型存储与类脑计算的重要元件,但材料体系、规模化制造与稳定性上仍有待突破。 原因——研究人员将目光投向真菌菌丝网络。菌丝是真菌生长形成的纤维状结构,可构成跨尺度的网状通道。研究指出,香菇菌丝与外部电路连接后能够传导电信号,并不同波形、频率刺激下呈现与忆阻器相似的电学响应:器件电阻会随电刺激历史发生变化,表现出对电信号的“记忆”能力。研究还观察到,菌丝网络在脱水干燥后重新加水可恢复涉及的功能,显示出一定的可训练、可保存与可重复使用潜力,为后续器件化与工艺化提供了可能。 影响——实验结果显示,菌丝网络对电信号频率变化具有可区分的响应。在10Hz、5V条件下,相关识别准确率可达95%;频率升高后准确率下降,提示其在高频信号处理上仍受限制。研究提出借鉴神经系统“多通道并行”的思路,通过并联多个真菌网络提升整体性能与容错能力。这与类脑计算强调的并行、分布式处理相契合,可能为低功耗存储、传感—存算一体等方向带来启发。 从产业与技术趋势看,若真菌材料可用于构建具备忆阻特性的生物器件,硬件实现路径有望从“纯无机材料”拓展到“有机与生物材料结合”。这既有助于探索更可持续的材料来源,也可能为特定场景的边缘计算、环境传感、可降解电子器件等打开新空间。但也需要看到,生物材料的天然差异性、环境敏感性与长期稳定性等问题,意味着其距离工程化应用仍有不少关键难点。 对策——面向实际应用,相关研究仍需在三上推进:一是建立更稳定、可重复的制备与封装流程,降低个体差异对电学性能的影响,并明确温湿度、养分、老化等因素导致器件参数漂移的规律;二是完善与现有电子工艺的接口设计,包括电极材料选择、连接结构和阵列化集成方式,使其能够与传统电路协同工作;三是建立标准化测试体系与可靠性评估方法,围绕寿命、读写稳定性、频率响应、可制造性等关键指标形成可比对的数据框架,推动研究从概念验证走向可评估、可复现的工程样机。 前景——总体而言,香菇菌丝呈现的忆阻特性为“真菌计算”概念提供了更具体的实验依据,也提示未来计算硬件可能出现更多跨学科路径:将生物网络的结构优势与传统电路的可控性结合,探索更接近神经系统的信息处理方式。短期看,这类材料更可能在低频、低功耗、对容错要求较高的场景率先验证价值;中长期则取决于能否实现规模化一致性、可靠封装,并在成本、性能与可持续性之间形成可落地的综合优势。
当科技发展逐步逼近硅基材料的物理边界,自然界正在提供新的思路;香菇菌丝的导电与“记忆”特性提示我们,计算技术的下一步创新或许会从生物材料中找到突破口。这项研究不仅为可持续材料与新型器件方向提供了参考——也再次说明:许多关键答案——可能早已写在漫长的自然进化之中。