科学家突破生物计算技术瓶颈 香菇菌丝成功实现电信号记忆存储

据美国俄亥俄州立大学研究团队在《PLOS ONE》期刊发表的最新研究,食用香菇等真菌材料具备在生物计算领域应用的潜力,这一发现为计算机芯片技术的创新发展开辟了新方向。

从材料特性看,香菇的菌丝网络具有独特的物理和电学性质。

研究表明,真菌根部形成的菌丝体构成了天然的导电通道网络,可与传统电子电路相连接。

更为关键的是,这些真菌不仅能够导电,还具备"记忆"功能——能够记住流经自身的电流信号,并相应调整自身电阻。

这种特性使其可以充当忆阻器的角色,忆阻器是一类能够存储和处理信息的电子器件,其工作原理类似于人脑突触的信息存储机制。

在实验验证方面,研究人员将处理过的菌丝网络接入电路系统,施加不同波形和频率的电信号进行测试。

结果显示,香菇菌丝对电信号的响应能力随信号频率变化而改变。

在10赫兹频率和5伏电压条件下,真菌的信号识别准确率达到95%,表现出色。

即使在高频率条件下准确率有所下降,研究团队也提出了解决方案——通过并联多个真菌单元,可以模拟大脑神经网络的并行处理方式,从而弥补单个真菌在高频应用中的不足。

值得注意的是,这些真菌材料具有良好的可重复利用性。

经过干燥脱水处理后,真菌仍能保持其导电和记忆功能,重新加水后可恢复正常工作状态。

这意味着真菌可以被"培养、训练和保存",为其在实际技术应用中的推广使用提供了便利条件。

从应用前景看,这项研究为神经形态计算的发展提供了新的物质基础。

神经形态计算旨在模拟人脑处理信息的方式,利用生物材料制造计算机芯片,有望突破传统硅基芯片的物理极限。

更重要的是,采用有机真菌材料替代传统的无机半导体材料,可以大幅降低计算机制造的环境成本,推动绿色、可持续的计算技术发展。

这对于应对全球电子产业能耗和污染问题具有重要意义。

当前,全球计算机产业面临能耗高、散热困难、材料浪费等挑战。

生物计算作为新兴研究方向,正吸引越来越多科研机构的关注。

真菌材料的发现和应用,为这一领域提供了具有生物相容性、可再生性和低成本的新选择。

从可食用真菌的菌丝网络中发现“导电与记忆”的可能性,体现了科学探索对材料边界的不断拓展。

新概念的价值不仅在于“看起来能做什么”,更在于能否经得起机理验证、工程检验与长期运行的考验。

面向算力需求增长与绿色转型的双重目标,持续推动基础研究、标准体系与产业协同,有望让更多看似遥远的设想逐步走向可用、可控、可持续的技术路径。