问题——传统计算硬件在能耗、材料可持续性与类脑能力上面临瓶颈;随着数据规模持续增长、智能应用走向端侧——芯片不仅要“算得快”——也要“存得省、用得久”。现有存储与计算架构在功耗、散热、制造材料以及报废处理等环节压力上升,促使科研界寻找新型存储器件和可再生材料路线。其中,忆阻器与神经形态计算被视为重要方向,但材料选择与规模化实现仍是关键难题。 原因——真菌菌丝具备天然网络结构与可调电学响应,为类脑存储提供了结构基础。研究人员指出,香菇菌丝可形成细密互联的网络,既可作为电荷传输通道,也能在外加电信号作用下出现类似忆阻器的电阻变化,即对先前刺激保留“痕迹”。忆阻器常被用来类比大脑突触可塑性:电流通过后电阻发生可逆变化,从而实现信息写入与保持。该研究将处理后的菌丝网络接入外部电路,施加不同波形与频率的电信号,验证其对刺激历史的响应差异。结果显示,在10赫兹、5伏等条件下,系统对信号模式的区分准确率可达95%;频率升高后性能下降。研究认为,可通过并联多个真菌网络提升整体稳定性,此思路与生物神经网络的冗余与并行处理相近。 影响——若实现工程化应用,真菌材料可能为低功耗、可持续计算器件提供新选择。其一,材料来源更可再生,有望降低对部分高能耗、难降解材料的依赖,契合绿色制造与循环利用需求。其二,菌丝网络的天然拓扑与忆阻特性,为构建“存算一体”或类脑计算单元提供可能,有助于减少传统架构中数据在存储与计算单元间频繁搬运带来的能耗。其三,研究显示菌丝在干燥脱水后复水仍可恢复功能,意味着涉及的器件或可采用“训练—保存—再启用”的使用方式,便于运输、存储与长期维护,降低从实验走向应用的门槛。 对策——从论文结果走向可用技术,仍需解决标准化与可靠性等问题。业内人士认为,生物材料进入电子器件的核心挑战包括:一是性能一致性与可重复性,菌丝生长受温湿度、营养与菌种差异影响,需要稳定可控的培养与处理流程;二是器件寿命与环境适应性,干湿循环、温度波动与污染风险都可能改变电学特性,需要长期老化测试与封装技术支撑;三是与现有电路的接口与制造工艺,如何实现低阻抗连接、微尺度集成与批量制造,将决定产业化可行性;四是安全与合规,涉及生物材料的储运、废弃处理与实验规范,需要技术标准与监管框架同步完善。研究界建议加强材料科学、微电子、合成生物学与计算架构的协同攻关,建立统一评价指标,并在能耗、速度、噪声与耐久等维度与传统忆阻器材料进行对标。 前景——真菌计算更可能先以“混合路线”落地,而非直接替代硅基芯片。多位研究者预计,短期内真菌忆阻器概念或优先在传感、边缘端低功耗识别、可降解电子器件等场景进行示范;中长期进展则取决于规模化制造与稳定封装能否突破。一旦在器件一致性、可靠性与集成度上形成成熟方案,基于菌丝网络的存储与计算单元有望与传统电子电路结合,构建更接近大脑工作方式的并行计算系统,并为可持续硬件提供新的材料路径。
从硅基时代走向多材料并行的计算时代,关键不在“新奇”,而在能否用可控、可复现的工程体系把实验现象变成可靠技术;香菇菌丝展现的忆阻器特性提示人们,自然界的结构与机制可能为信息技术提供新的思路。面向更低能耗、更可持续的目标,跨学科协作与标准化验证将决定“真菌计算”能走多远、落得多实。