Рига: -7.9°С
На фоне роста цен на DDR5: Биологический эксперимент
Пока рынок компьютерных комплектующих вновь сталкивается с ценовыми колебаниями и дефицитом, исследователи из Университета штата Огайо представили нетривиальную альтернативу традиционной памяти. В центре внимания оказались грибы, а точнее, их мицелий – обширная корневая система, которая, как выяснилось, способна демонстрировать свойства, схожие с работой компьютерной оперативной памяти (ОЗУ).
Эксперимент был направлен на изучение мицелия в качестве органического мемристора. Мемристоры – это перспективные компоненты, способные запоминать свое предыдущее электрическое состояние, что делает их ключевыми элементами для создания энергоэффективных нейроморфных систем. Использование биологических материалов, таких как грибы, в электронике может предложить более экологичный и потенциально более дешевый путь развития, особенно в свете текущих проблем с поставками полупроводников.
Технология «грибного хранения»: от субстрата до осциллографа
Для проведения исследования ученые выбрали мицелий двух распространенных видов грибов: шиитаке и вешенки. Процесс создания «грибных чипов» включал несколько этапов, требующих высокой точности.
Сначала мицелий культивировали в лабораторных условиях, используя органический субстрат, состоящий из смеси зерна, сена и ростков пшеницы. Поддерживалась стабильная среда с температурой 20–22 °C и влажностью около 70%. После того как грибница достигала нужной плотности, образцы подвергались обезвоживанию: их сушили на солнце в течение недели, чтобы придать твердую, управляемую форму и подключить электроды.
Для восстановления биологической активности и проведения тестов образцы затем быстро увлажняли легким распылением деионизированной воды, после чего к ним подключали электроды, соединенные с осциллографом для регистрации сигналов.
В ходе тестирования ученые подавали на образцы электрические сигналы различной формы и напряжения. Ключевой момент наступил при напряжении, близком к 1 вольту, когда электрическое сопротивление мицелия демонстрировало наиболее стабильное и предсказуемое поведение, запоминая предыдущие воздействия.
Результаты: частота 6 кГц и 90% точности
Результаты, полученные в лабораторных условиях, оказались достаточно обнадеживающими для фундаментального исследования. В отдельных режимах исследователям удалось добиться, чтобы грибная структура функционировала почти как оперативная память. Зафиксированные показатели включали:
- Рабочая частота до 6 кГц.
- Точность запоминания и считывания данных на уровне около 90%.
Такое поведение подтверждает, что сети мицелия обладают свойством резистивной памяти, меняя свое сопротивление в зависимости от приложенного электрического импульса, что и имитирует работу ячеек памяти.
Ограничения и перспективы: от лаборатории до реального ПК
Несмотря на захватывающие результаты, сами авторы исследования подчеркивают, что говорить о скорой замене современных модулей DDR5 или SSD пока преждевременно. Существующие ограничения значительны и требуют дальнейшей работы.
Ключевые барьеры на пути к практическому применению включают:
- Плотность хранения: для хранения объемов данных, сравнимых с современными планками ОЗУ, потребовались бы колоссальные площади, фактически — целые «грибные фермы».
- Стабильность и интерфейсы: биологический компонент пока не обладает необходимой долгосрочной стабильностью и несовместим с существующими электронными интерфейсами.
- Масштабируемость: текущие размеры образцов слишком велики для интеграции в современные микросхемы.
Тем не менее, работа американских ученых открывает двери для экспериментальной и нестандартной электроники. Биоэлектроника на основе грибов может найти свою нишу там, где важна низкая стоимость, экологичность, биоразлагаемость или даже возможность работы в экстремальных условиях (некоторые виды грибов, как шиитаке, известны своей устойчивостью к радиации). Это направление может быть полезно для разработки недорогих массивов памяти в нишевых системах искусственного интеллекта или автономных датчиков.
Следите за новостями на других платформах: