Dusan Stankovic/Getty Images
Medan den mänskliga hjärnan fortfarande överträffar våra persondatorer i många kognitiva uppgifter, siktar forskare nu på att överbrygga det gapet genom att bygga maskiner som efterliknar hjärnans anmärkningsvärda effektivitet.
Branschjättar som IBM och Intel har redan introducerat neuromorfa chips som påskyndar arbetsbelastningen med artificiell intelligens, men deras prestanda begränsas fortfarande av svårigheten och kostnaden för att producera den specialiserade hårdvaran.
Forskare från Ohio State University föreslår ett radikalt billigare alternativ:att använda det rotliknande nätverket av en vanlig svamp. Mycelet av shiitake-svampar bildar förgrenade strukturer som nära liknar neurala nätverk, och liksom hjärnor kan det uppvisa framväxande beteende när dess enkla enheter interagerar.
Den ledande forskaren Dr. John LaRocco, en neuralingenjör vid OSU, satte ihop en krets genom att koppla shiitake-mycel till vanliga datorledningar och sedan applicerade kontrollerade spänningspulser. Över flera fästpunkter överförde svampnätverket signaler vid frekvenser upp till 5,85 kHz – cirka 5 850 pulser per sekund – jämförbara med de tidigaste kiselbaserade memristorerna. Ännu mer slående, myceliet justerade sitt inre motstånd som svar på upprepade stimuli, och lärde sig effektivt att optimera signalhastigheten.
Traditionella datorer förlitar sig på transistorer – små switchar som, när de kombineras, bearbetar binär data. Transistorer saknar emellertid neuronernas inneboende minne, vilket gör att biologiska hjärnor kan lära sig genom att lagra tidigare anslutningar. En enhet som kan komma ihåg – känd som en memristor – överbryggar det gapet och fungerar som en artificiell neuron.
LaRoccos team visar att shiitake-mycelium kan fungera som en memristor och leverera signalhastigheter jämförbara med tidiga kiselimplementationer utan att kräva några sällsynta jordartsmetaller eller komplexa tillverkningssteg. Kostnadsbesparingarna är betydande:att producera mycelbaserade chips är mycket mindre resurskrävande än kisel- och metallbaserade motsvarigheter.
Utöver ekonomi erbjuder svampansatsen ytterligare fördelar. Shiitake-mycelium uppvisar strålningsmotstånd, en egenskap som kan göra det lämpligt för rymdtillämpningar där konventionella kiselenheter är sårbara.
Även om de fortfarande är i experimentstadiet illustrerar dessa fynd hur naturens egna tekniska lösningar – som svampnätverk – kan inspirera till banbrytande datorteknik.
