オハイオ州立大学の研究者らは、画期的なテクノロジーを実証しました。普通のキノコ (シイタケなど) がデジタル情報を処理して保存でき、将来の持続可能なコンピューティングの新たな可能性が開かれます。研究チームは、真菌組織を金属マイクロチップの代わりに使用して有機電子部品にする方法を研究しました。
キノコは、その複雑な生物学的ネットワークと環境適応性により、常に科学界の注目を集めてきました。研究によると、これらの生物学的システムは、電気的活動を記録できる装置である「メモリスタ」に加工できることがわかっています。この概念はすでに従来のシリコンチップで使用されており、オハイオ州のチームは、先進のバイオエレクトロニクスに有機的に相当するものを探していました。
研究者らは、真菌の菌糸体は電気信号の伝達と保存にとって理想的な天然基質であると指摘した。彼らはシイタケやキノコなどのサンプルを培養し、脱水後に内部構造を保存し、さまざまな部分に電極を接続して、電圧と周波数を変化させて材料の反応を記録しました。
テストの結果、この真菌回路は、コンピューターの一時記憶域として使用した場合、1 秒あたり最大 5,850 回の速度で動作状態を切り替え、ほぼ 90% の信号保持率を達成できることが示されています。高周波数では性能が低下しましたが、研究者らは複数のキノコサンプルを接続することでニューラルネットワークに似たシステムを構築し、全体の性能を効果的に向上させました。
研究リーダーのジョン・ラロッコ博士（精神医学分野の科学者）は、この菌類材料は継続的な電力供給なしで神経活動パターンをシミュレートでき、消費電力が低いという利点があり、計算効率の向上とエネルギー消費の削減に積極的な意義があると述べた。従来のチップと比較して、このタイプの真菌性メモリスタはレアメタルやエネルギー集約的な製造プロセスを必要とせず、その有機成分も分解可能であるため、電子廃棄物問題との闘いに役立ちます。
共著者の Qudsia Tahmina 准教授 (電気およびコンピュータ工学) は、この結果が計算モデルの革新のための自然システムからのインスピレーションを示していると信じています。高いエネルギー消費と環境への影響に対する懸念が高まる中、バイオエレクトロニクス材料の研究が急速に加熱しています。マッシュルーム回路は、将来、低電力または特殊なコンピューティングの分野で従来のデバイスを補完したり、部分的に置き換えたりすることが期待されています。
しかし研究チームは、この技術の実用化を進めるには、より安定した電気性能の信頼性の実現とプロセスの微細化が鍵になると指摘した。現在の実験サンプルのサイズはまだ目に見えていますが、将来的にはナノスケールのコンポーネントに拡張される可能性があります。真菌コンピューティングは、エッジ コンピューティング、航空宇宙センサー、ウェアラブル デバイス、および適応型電子コンポーネントで広く使用されることが期待されています。その高度な接続性と可塑性は、生物学的知性の構造的特徴に適合します。しかし、シリコン半導体の速度と耐久性を完全に超えるには、克服する必要のある工学的な課題がまだ多くあります。