توسعه سخت‌افزار نورومورفیک رویکردی قانع‌کننده برای مقابله با تنگناهای فزاینده ظرفیت، عملکرد و انرژی در محاسبات کلاسیک ارائه می‌دهد. با این حال، همانطور که دانشمندان دانشگاه ایالتی اوهایو در مقاله اخیر خود اشاره می‌کنند، ذخایر فلزات خاکی کمیاب و فرآیندهای ساخت پرهزینه، رویای کامپیوترهای کارآمد شبیه مغز را خفه می‌کنند. اما آنها پاسخی دارند، زیرا با موفقیت “محاسبات قارچی از طریق شبکه‌های میسلیومی” را به نمایش گذاشته‌اند. به عنوان یک مزیت، ممریستورهای میسلیوم شیتاکه در برابر کم‌آبی و تشعشع نیز مقاوم هستند.

محاسبات نورومورفیک به دنبال تقلید از پردازش‌های مغزگونه است تا از میلیاردها سال پیشرفت تکاملی حیوانات بهره‌مند شود. نظریه این است که این سبک از معماری محاسباتی، کارایی، سازگاری و موازی‌سازی شبیه مغز را به ارث می‌برد.

ممریستورها برای معماری‌های نورومورفیک شبیه مغز مناسب در نظر گرفته می‌شوند. محققان اوهایو آنها را به دلیل خواص الکتریکی منحصر به فرد و “توانایی تقلید از عملکردهای عصبی” ستایش می‌کنند. آنها می‌توانند “یادگیری در محل کارآمد و خودسازگار” باشند. چنین توانایی‌هایی ممریستورها را برای کاربردهایی مانند ربات‌ها و وسایل نقلیه خودران مناسب می‌سازد.

افزودن به جذابیت ممریستورها، مصرف برق پایین آنها و “مزیت ادغام قابلیت‌های حافظه و پردازش در یک دستگاه واحد” است، به گفته تیم اوهایو.

در ادامه به چگونگی ترکیب الکترونیک قارچی با فناوری ممریستور می‌پردازیم، و دانشمندان تاکید می‌کنند که میسلیوم قارچ شیتاکه یک جایگزین پایدار، کم‌هزینه و زیست‌تخریب‌پذیر برای ممریستورهای حاوی عناصر خاکی کمیاب و گران‌قیمت است. این نوع قارچ، به ویژه، ادعا می‌شود که سیگنال‌دهی الکتریکی تطبیقی “مشابه با پتانسیل عمل عصبی” را ارائه می‌دهد.

روش‌ها و آزمایش

پس از کشت این قارچ‌ها، دانشمندان قارچ‌های شیتاکه را خشک و مجدداً آب‌رسانی کردند تا سطح ثابتی از رسانایی را بدون وارد کردن رطوبت زیاد ایجاد کنند. سپس، ویژگی‌های ممریستوری این قارچ‌ها در آزمایشگاه‌های اوهایو آزمایش و تأیید شد.

در آزمایش‌ها در طیف وسیعی از ولتاژها، شکل‌موج‌ها و فرکانس‌ها، ارزش ممریستورهای میسلیوم شیتاکه آشکار شد. یافته کلیدی این بود که “هنگامی که به عنوان رم استفاده می‌شود، ممریستور قارچی ما قادر بود با فرکانس تا 5,850 هرتز با دقت 90 ± 1% کار کند.”

کاربردهای بالقوه

محققان اوهایو اشاره می‌کنند که ممریستورهای میسلیوم شیتاکه پتانسیل‌هایی در محاسبات لبه (edge computing)، هوافضا و کاربردهای فریم‌ور تعبیه‌شده (embedded firmware) دارند. در این زمینه‌ها، مصرف انرژی پایین، وزن سبک و مقاومت در برابر تشعشع این ممریستورها همگی می‌توانند مزایای قانع‌کننده‌ای باشند. با این حال، اعتبار محاسبات سبز را نادیده نگیرید، زیرا این ممریستورها به طور پایدار “بیوالکترونیک و محاسبات غیرمتعارف را به هم متصل می‌کنند.”