Svampnätverk kan vara ett lovande alternativ till små metallkomponenter som används för bearbetning och lagring av digitala minnen och annan datainformation, enligt en ny studie.
Svampar har länge varit kända för sin extrema motståndskraft och unika egenskaper. Deras medfödda förmågor gör dem till perfekta exemplar för bioelektronik, ett framväxande område som kan bidra till utvecklingen av spännande nya material för nästa generations datorer.
Som ett exempel har forskare från Ohio State University nyligen upptäckt att vanliga ätbara svampar, såsom shiitakesvampar, kan odlas och tränas att fungera som organiska memristorer, en typ av dataprocessor som kan komma ihåg tidigare elektriska tillstånd.
Deras resultat visade att dessa shiitake-baserade enheter inte bara uppvisade liknande reproducerbara minneseffekter som halvledarbaserade chip, utan också kunde användas för att skapa andra typer av kostnadseffektiva, miljövänliga, hjärninspirerade datorkomponenter.
”Att kunna utveckla mikrochips som efterliknar faktisk neural aktivitet innebär att man inte behöver mycket ström i standby-läge eller när maskinen inte används”, säger John LaRocco, huvudförfattare till studien och forskare i psykiatri vid Ohio State’s College of Medicine. ”Det är något som kan vara en enorm potentiell beräkningsmässig och ekonomisk fördel.”
Svampelektronik är inte ett nytt koncept, men det har blivit ett idealiskt alternativ för att utveckla hållbara datorsystem, säger LaRocco. Det beror på att det minimerar elförbrukningen genom att vara biologiskt nedbrytbart och billigare att tillverka än konventionella memristorer och halvledare, som ofta kräver dyra sällsynta jordartsmetaller och stora mängder energi från datacenter.
”Mycelium som datorsubstrat har tidigare utforskats i mindre intuitiva uppställningar, men vårt arbete försöker pressa ett av dessa memristiva system till dess gränser”, säger han.
Studien publicerades nyligen i tidskriften PLOS One.
Källa: Ohio State University
För att utforska de nya memristorernas kapacitet odlade forskarna prover av shiitake- och champinjon. När de var mogna torkades de för att säkerställa långsiktig livskraft, anslöts till speciella elektroniska kretsar och utsattes sedan för elektriska stötar med olika spänningar och frekvenser.
”Vi anslöt elektriska ledningar och prober på olika ställen på svamparna, eftersom olika delar av dem har olika elektriska egenskaper”, säger LaRocco. ”Beroende på spänning och anslutning såg vi olika prestanda.”
Efter två månader upptäckte teamet att när deras svampmemristor användes som RAM – datorminnet som lagrar data – kunde den växla mellan elektriska tillstånd med upp till 5 850 signaler per sekund, med cirka 90 % noggrannhet. Prestandan minskade dock när frekvensen på de elektriska spänningarna ökade, men precis som i en riktig hjärna kunde detta åtgärdas genom att ansluta fler svampar till kretsen.
Sammantaget visar deras forskning hur förvånansvärt enkelt det är att programmera och bevara svampar så att de beter sig på oväntade och användbara sätt, säger Qudsia Tahmina, medförfattare till studien och docent i elektro- och datateknik vid Ohio State. Dessutom är det ett exempel på hur tekniken kan utvecklas när den bygger på naturen.
”Samhället har blivit alltmer medvetet om behovet av att skydda vår miljö och se till att vi bevarar den för framtida generationer”, säger Tahmina. Det kan vara en av de drivande faktorerna bakom nya bio-vänliga idéer som dessa.”
Att bygga vidare på den flexibilitet som svampar erbjuder tyder också på att det finns möjligheter att skala upp svampbaserad databehandling, säger Tahmina. Till exempel kan större svampsystem vara användbara inom edge computing och rymdutforskning, medan mindre system kan användas för att förbättra prestandan hos autonoma system och bärbara enheter.
Organiska memristorer är fortfarande i ett tidigt utvecklingsstadium, men framtida arbete skulle kunna optimera produktionsprocessen genom att förbättra odlingsteknikerna och miniatyrisera enheterna, eftersom fungerande svampmemristorer skulle behöva vara mycket mindre än vad forskarna uppnått i detta arbete.
”Allt du behöver för att börja utforska svampar och databehandling kan vara så litet som en komposthög och lite hemmagjord elektronik, eller så stort som en odlingsfabrik med färdiga mallar”, säger LaRocco. ”Allt detta är genomförbart med de resurser vi har till vårt förfogande just nu.”
Mer information: John LaRocco et al, Sustainable memristors from shiitake mycelium for high-frequency bioelectronics, PLOS One (2025). DOI: 10.1371/journal.pone.0328965
