A számítástechnika forradalma egyre inkább a természetes anyagok és biológiai rendszerek felé fordul. Egy izgalmas új kutatás szerint a gombák myceliuma, vagyis a gomba gyökérszerű hálózata, alkalmas lehet arra, hogy információt tároljon és feldolgozzon – így akár egy alacsony költségű, környezetbarát alternatívát kínálhat a jelenlegi memóriahardverek helyett.
A shiitake gomba és a memrisztorok kapcsolata
A kutatók a jól ismert shiitake gombát (Lentinula edodes) használták alapanyagként, hogy működőképes memrisztorokat építsenek. A memrisztor olyan áramköri elem, amely képes “emlékezni” korábbi elektromos állapotaira, így ideális az információ tárolására és feldolgozására.
Ezeket az eszközöket hagyományosan titán-dioxidból vagy szilíciumból készítik, azonban a kutatók most a shiitake gomba myceliumát használták fel, amely gyökérszerű és neuronokra emlékeztető tulajdonságokkal rendelkezik.
A mycelium-alapú memrisztorok előnyei
Az így létrejött memrisztor teljesítménye összevethető a szilícium alapú chipekével, ugyanakkor számos előnnyel bír:
- Költséghatékonyság: Az alapanyag könnyen hozzáférhető és olcsó.
- Méretezhetőség: A technológia könnyen bővíthető nagyobb rendszerekhez.
- Környezetbarát megoldás: Biológiai eredetű, lebomló komponensekből áll, így fenntarthatóbb alternatíva.
A kutatás háttere és jelentősége
“Az olyan mikrochipek fejlesztése, amelyek képesek utánozni az idegi aktivitást, azt jelenti, hogy nem szükséges nagy energiafogyasztás készenléti állapotban vagy használaton kívül,” mondja John LaRocco pszichiáter az Ohio State University-ről. Ez jelentős számítási és gazdasági előnyt jelenthet.
A mycelium és az agy közötti párhuzamok
A számítógép agyszerű működéséhez olyan alkatrészek kellenek, amelyek az agy részeihez hasonlóan viselkednek. Ilyen például a memrisztor, amely szinapszisként funkcionál – ezek az idegsejtek közötti kapcsolódási pontok szabályozzák az információ áramlását.
A gombák mycelialis hálózatai hasonlóan működnek, mint az idegi hálózatok: szerkezetükben párhuzamosak, és elektromos valamint kémiai jelekkel továbbítanak információt. Ezért is merült fel a gombák alkalmazása számítógépes alkatrészként.
A shiitake gomba kiválasztásának oka
A kutatócsoport azért választotta a shiitake fajtát, mert ez különösen ellenálló és strapabíró fajta. Képes ellenállni stresszhatásoknak, például sugárzásnak is. A kísérlet során kilenc mintát neveltek petri-csészékben shiitake spórákkal töltött táptalajon, szabályozott hőmérséklet és páratartalom mellett.
Amikor a mycelium teljesen befedte a petri-csészét, a mintákat jól szellőző helyen napfényen szárították ki hosszú távú stabilitás érdekében. Így készítették elő őket az elektromos áramkörökhöz való csatlakoztatásra és tesztelésre.
Működés közben: elektromos tulajdonságok és teljesítmény
“Elektromos vezetékeket és mérőszondákat csatlakoztattunk különböző pontokra a gombán belül, mert annak eltérő részei eltérő elektromos tulajdonságokkal rendelkeznek,” magyarázza LaRocco. Az alkalmazott feszültség és kapcsolódási mód függvényében változó teljesítményt tapasztaltak.
A “mushristor” névre keresztelt eszköz 5 850 Hertz frekvencián működött 90%-os pontossággal – ez azt jelenti, hogy másodpercenként mintegy 5 850 jelváltást hajt végre (egy váltás kb. 170 mikrosecundum). Ez az érték csaknem fele a kereskedelmi forgalomban kapható leglassabb memrisztorok sebességének, ami rendkívül ígéretes első lépésnek számít.
Kihívások és megoldások
A kutatók azt is megfigyelték, hogy magasabb elektromos feszültség hatására csökkent a gomba teljesítménye. Ezt úgy tudták ellensúlyozni, hogy több gombát kapcsoltak össze egy áramkörben, így növelve az összteljesítményt.
Jövőkép: mikor lesz mycelium-alapú számítógép?
Bár nem várható, hogy hamarosan egy mycelium-alapú számítógép fogja irányítani mindennapi digitális tevékenységeinket – például az unalomig görgetett közösségi média tartalmakat –, az eredmények ígéretesek. Ez egy új irányt nyithat meg az elérhető árú, biológiailag lebomló számítástechnikai komponensek fejlesztésében.
Az alkalmazási területek széles skálán mozoghatnak: személyes eszközöktől kezdve egészen az űrkutatásig.
Könnyű hozzáférhetőség és fenntarthatóság
“A gombák és számítástechnika felfedezéséhez szükséges eszközök lehetnek olyan egyszerűek is, mint egy komposzthalom és némi házi elektronika,” mondja LaRocco. Ugyanakkor akár egy ipari méretű tenyésztőüzem is létrehozható előre elkészített sablonokkal. Mindkét megközelítés életképes a jelenlegi erőforrásaink mellett.
Záró gondolatok: A jövő számítástechnikája lehet gombás
A kutatók összegzésként kiemelik: “A számítástechnika jövője lehet gombás.” Ez nem csupán egy tudományos kuriózum, hanem egy potenciálisan forradalmi irányvonal a technológia fenntarthatóbbá tételében.
A tanulmány részletes eredményei elérhetők a PLOS One tudományos folyóiratban (2025).
Forrás: https://www.sciencealert.com/scientists-built-a-working-computer-memory-out-of-shiitake-mushrooms