食用真菌可转化为有机忆阻器

科技日报记者 张梦然

美国俄亥俄州立大学研究团队将常见的食用真菌，如香菇和蘑菇，转化为一种名为“忆阻器”的基本电子元件。忆阻器能记住其经历过的电流状态，是构建类脑计算系统的关键组件。这项发表于最新一期《公共科学图书馆·综合》的成果表明，真菌网络有望成为未来计算技术的绿色替代方案，或可用来处理和存储数字信息，取代当前依赖金属与半导体的微型电子设备。

长期以来，蘑菇因其强大的适应性和独特的生物结构而备受关注。它们内部由细密的菌丝网络构成，这种天然的导电潜力使其成为生物电子学领域极具前景的材料。团队此次发现，通过特定方式培养并脱水处理后的香菇和蘑菇样本，可连接到电路中。在施加不同电压和频率的电流后，表现出稳定的记忆效应。这种效应与传统半导体芯片中的忆阻行为相似，意味着这些有机材料能像计算机内存一样，在断电后仍保留信息。

团队在蘑菇的不同部位接入电极，利用其组织内部的差异性导电特性进行测试。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完成高达5850次信号切换，准确率约为90%。尽管在高频条件下性能有所下降，但可通过增加更多蘑菇单元并联运行来补偿，类似于大脑通过神经元协同工作提升处理能力的方式。

这类有机芯片的最大优势在于其低功耗特性。由于其运作机制更接近生物神经系统，因此在待机或非活跃状态下几乎不消耗能量，这可能为未来的计算设备带来显著的能效和经济优势。

此外，与依赖稀有金属、高能耗制造过程和难以降解的传统电子元件相比，真菌基设备具有可生物降解、原材料易得和生产成本低廉的特点，有助于减少电子垃圾，推动可持续发展。虽然真菌用于计算的概念并非首次提出，但这项研究首次系统地展示了如何将常见食用菌训练成具备实用功能的忆阻系统，并探索了其性能极限。

这种技术的应用场景十分广泛。较大的真菌网络或可用于边缘计算和极端环境下的任务，如航空航天探测；小型化装置则有望集成于可穿戴设备或自主机器人中，增强其感知与响应能力。

总编辑圈点

可能很难想象，我们餐桌上常见的蘑菇，经过巧妙设计后能变身构建类脑计算系统的关键组件——忆阻器。忆阻器是一种能够“记住”过往电流情况的特殊电路元件，其“存算一体”，完美模仿大脑中神经元和突触的工作方式。“蘑菇大脑”工作能耗低，可生物降解，原材料易得，还天生就具备抗辐射特性。这项研究向我们展示了关于未来计算的新可能性，计算设备不必由冰冷的金属构成，它可以像生命体一样，柔软、绿色、有机、高效。