科学家突破生物计算瓶颈 香菇菌丝展现类脑记忆功能

传统硅基芯片虽然性能强劲,但面临能耗高、制造成本大、环境污染等问题;寻找可持续的替代材料成为学界和产业界的共同课题。美国俄亥俄州立大学研究团队的最新成果为该难题提供了新的解决思路。 根据该校研究人员在《PLOS ONE》期刊发表的论文,香菇等可食用真菌成为生物计算领域的有力候选材料。真菌的菌丝能够形成复杂的网络结构,具有良好的导电性能。更关键的是,这些真菌网络能够"记住"流经自身的电信号,并根据信号特征调整自身的电阻。这一特性使其可以充当忆阻器的角色——一种能够存储和处理信息的电子器件,其工作原理类似于人脑突触的信息存储机制,在神经形态计算中具有重要应用价值。 研究团队通过实验验证了真菌的这一特性。他们将处理过的菌丝网络接入电路系统,施加不同波形和频率的电信号进行测试。实验结果表明,真菌网络的电学响应随着输入信号的频率而变化。在10赫兹、5伏特的条件下,识别准确率高达95%,充分证明了真菌在信息存储和处理中的可行性。 真菌材料还具有出色的可重复利用特性。经过脱水处理的真菌在重新加水后仍能保持其导电和记忆功能,这意味着真菌可以被"培养、训练和保存"。这种可逆性和可持续性是传统硅基芯片所不具备的。 研究也发现了现阶段的局限性。在高频率条件下,真菌网络的识别准确率会有所下降。但研究人员指出,通过并联多个真菌单元,可以模拟人脑神经网络的并行处理机制,从而提高整体的计算性能和准确度。 从更广阔的视角看,这项研究代表了计算机科学与生物学交叉融合的新趋势。利用有机材料制造计算芯片,不仅能够降低能源消耗和环境污染,还可能大幅降低生产成本,使先进计算技术更加普及。

从香菇菌丝"记住"电信号这个现象出发,科研探索正在把自然界的结构与机制转化为信息技术的新语言。它提醒人们,突破算力瓶颈未必只靠更小的晶体管,也可能来自对材料与系统路径的重新定义。面向绿色、低碳与高能效的未来计算,持续推进基础研究、工程验证与规范治理的协同,或将决定这类前沿概念能走多远、走多稳。