食用菌可转化为有机忆阻器

作者: 365bet网页版   点击次数:    发布时间: 2025-10-30 09:19

科技日报记者 张梦然 美国俄亥俄州立大学研究团队将香菇、蘑菇等常见食用菌改造成一种名为“忆阻器”的基本电子元件。忆阻器可以记住它们所经历的当前状态，是类脑计算系统开发的关键组成部分。发表在最新一期《PLOS One》上的研究结果表明，真菌网络有望成为未来计算技术的绿色替代品，或可用于处理和存储数字信息，取代目前依赖金属和半导体的微电子设备。蘑菇因其强大的适应性和独特的生物结构而长期以来引起人们的关注，它们内部由精细的菌丝体网络组成，这种固有的导电潜力使它们成为一种有前途的生物电子材料。这次研究小组发现样本将香菇、蘑菇按照一定的方式培养、浸泡后即可接入电路。在施加不同电压和频率的电流后表现出稳定的记忆效应。这种效应类似于传统半导体芯片中的忆阻行为，这意味着这些有机材料可以在断电后保留信息，就像计算机内存一样。 研究小组将电极连接到蘑菇的不同部分，并利用其组织内导电特性的差异进行测试。两个月的实验表明，当用作随机存取存储器时，这些基于真菌的忆阻器每秒可以完成多达 5,850 次信号切换，准确度约为 90%。尽管高频下性能会下降，但这可以通过添加更多并行操作的蘑菇单元来补偿，类似于大脑通过神经元协同工作来提高处理能力的方式。这样做最大的好处有机芯片的类型是低功耗。由于其运行机制更接近生物神经系统，在待机或非活动状态下几乎不消耗能量，这可能为未来的计算设备带来显着的能源效率和经济优势。此外，与传统电子元件依赖稀有金属、能源制造工艺且难以分解相比，基于真菌的器件可生物降解、原材料易于使用、生产成本低，有助于减少电子垃圾，促进可持续发展。虽然利用真菌进行计算的概念并不是第一次提出，但这项研究首次系统地展示了如何将常见的食用真菌训练成具有实用功能的忆阻系统，并探索其性能的极限。该技术的应用场景非常广泛。更大的真菌网络可用于边缘计算和任务极端环境，例如航天探索；小型化设备有望集成到可穿戴设备或自主机器人中，以增强其传感和响应能力。可能很难想象我们餐桌上常见的蘑菇可以通过智能设计转变成忆阻器，而忆阻器是大脑计算系统开发的关键组成部分。忆阻器是一种特殊的电路元件，可以“记住”过去的情况。 “存储与计算的结合”完美模仿了大脑中神经元和突触的工作模式。 “蘑菇脑”的工作原理是能耗低、可生物降解、原材料易于使用，并且天然具有抗辐射能力。这项研究告诉我们未来计算的新可能性。计算设备不必由冷金属制成。它们可以像生物体一样柔软、绿色、有机、高效。