Komórki pamięci z grzybów? Wystarczy mikrokontroler, aby biologiczny organizm zyskał nowe zastosowanie
Czy grzyby mogą posłużyć do przechowywania danych, z możliwością ich zapisu oraz ewentualnego odczytu? Jak się okazuje – tak. Wystarczy odpowiednio przygotowany organizm oraz mikrokontroler, który umożliwi jego obsługę za pomocą impulsów elektrycznych.
Temat grzybów sprowadzonych do roli komórek pamięci poruszył David Chien z portalu Notebook Check. Dotarł on do przeprowadzonego przez naukowców z Uniwersytetu Stanowego Ohio badania, które nosi tytuł "Zrównoważone memrystory z grzybni shiitake do bioelektroniki o wysokiej częstotliwości" (ang. "Sustainable memristors from shiitake mycelium for high-frequency bioelectronics"). W pracy naukowej, sporządzonej rękoma Johna LaRocco i jego towarzyszy, zawarto informacje, że grzyby shiitake (Lentinula edodes) stanowią "solidną oraz zrównoważoną alternatywę" dla neuromorficznych układów scalonych opartych na półprzewodnikach powstałych z ziem rzadkich.
Grzyby shiitake jako komórki pamięci
Eksperyment rozpoczął się od wyhodowania wspomnianych grzybów, a dokładniej – czterech egzemplarzy o dość pokaźnych rozmiarach. Skorzystano z pozyskanych zarodników, które umieszczono w kulturze przygotowanej z myślą o szybkim wzroście. Po spędzeniu siedmiu dni wystawienia na bezpośrednie światło słoneczne, grzyby zostały wysuszone i nadano im kształt okrągłych krążków.
Następnie do akcji wkroczyła płytka mikrokontrolera Arduino UNO wyposażona we wszelkie niezbędne części, wliczając w to rezystory i przewody. Celem przeprowadzenia testów dwa grzyby zostały chwilowo nawodnione za pośrednictwem mgiełki wody zdejonizowanej, co pozwoliło aktywować ich właściwości memrystorowe.
Z opisu badania wynika, że za pomocą mikrokontrolera Arduino podawano organizmom napięcia prostokątne lub sinusoidalne, z kolei ich stan był odczytywany z prędkością 56 kb/s. Warto przy tym podkreślić, że dokładność odczytu była silnie uzależniona od doboru parametrów pokroju napięcia lub częstotliwości i wahała się w przedziale od 46 do 95%.
Demonstrujemy obliczenia grzybowe za pomocą sieci grzybni połączonych z elektrodami, pokazując, że memrystory grzybowe można hodować, trenować i konserwować poprzez odwodnienie, zachowując funkcjonalność przy częstotliwościach do 5,85 kHz, z dokładnością 90 ± 1%.
Odpowiedzialne za eksperyment osoby, czyli LaRocco, Tahmina, Petreaca, Simonis oraz Hill, podkreśliły, iż ich odkrycie jasno wskazuje na to, że stworzone z grzybów komputery mogą stanowić "skalowalne, przyjazne dla środowiska platformy do zadań neuromorficznych, łącząc bioelektronikę i niekonwencjonalne przetwarzanie danych". Co więcej, wykorzystany w badaniu gatunek grzyba, lentinula edodes, bądź też twardnik japoński, wykazuje odporność na promieniowanie, dzięki czemu mógłby z powodzeniem znaleźć zastosowanie w branży lotniczej.
Naukowcy zaznaczyli przy tym, że nie mieli czasu na sprawdzenie długoterminowych rezultatów, a całe badanie zamknęło się w przedziale dwóch miesięcy. To jednak wystarczyło, aby jasno stwierdzić, że cały proces może zostać znacznie usprawniony. Zasugerowano m.in. wykorzystanie wydrukowanych w technice 3D foremek celem nadania grzybom pożądanego kształtu już w fazie ich wzrostu. Należałoby także zadbać o odpowiednią konwersację organizmów, aby zapewnić im dłuższą żywotność i zdolność do pracy.
Więcej informacji nt. grzybów shiitake jako komórek pamięci znajdziemy na stronie poświęconej eksperymentowi.
Jakub Dmuchowski, redaktor pcformat.pl
