忆阻器——即“记忆电阻器”的简称——是类脑神经形态计算的核心组件，能够从先前的电状态中学习。传统版本的忆阻器由硅或金属氧化物制成，在成本高昂的工厂中生产，且依赖稀土矿物。俄亥俄州立大学的研究团队决定用真菌来替代这些材料。毕竟，何乐而不为呢？

 

具体来说，他们选择了香菇，这种蘑菇以其韧性和对电刺激的特殊敏感性而闻名。研究人员在装有法罗小麦、小麦胚芽和干草的培养皿中培育真菌，直到菌丝体形成一层致密的白色垫状物。然后，他们在阳光下干燥样本，再重新加水使其刚好恢复导电性，并将其连接到一个由Arduino驱动的电路中。他们得到的是一个忆阻器——一种类似微小生物电子脑细胞的装置——能够记住并响应电模式。

 

拉罗科说：“我们会在蘑菇的不同位置连接电线和探针，因为蘑菇的不同部位具有不同的电特性。根据电压和连接方式的不同，我们观察到了不同的性能表现。”在低频下，真菌芯片每秒可切换状态多达5850次，准确率约为90%。在较低电压下，这一数字上升至95%，与早期硅基忆阻器的速度和精度相当。像人类突触一样，蘑菇在受到反复刺激时能够“学习”调整自身的电阻。

 

这并非科学家首次尝试将蘑菇与机器结合。真菌学家和工程师长期以来一直对菌丝体着迷，这种真菌的丝状地下网络能够共享养分和信号。它具有自我修复、适应性强，并且能够传输类似于神经放电的微小电脉冲。论文描述了一种设置，其中每个真菌圆盘都作为电路中的一个节点，具有易失性存储功能。脱水处理是关键：干燥蘑菇使其耐用，同时保留了其电子特性。研究团队在论文中写道：“我们通过实验验证，脱水处理能够在先前‘编程’的样本中保留观察到的特性。”

 

香菇还具有一些非凡的额外特性。由于含有一种名为香菇多糖的化合物，它们具有抗辐射性，能够帮助它们耐受氧化应激。这为地球以外的应用打开了大门。作者指出：“香菇表现出抗辐射性，表明其在航空航天应用中的可行性。”除此之外，真菌电子产品的环保优势同样引人注目。传统半导体制造过程耗能巨大，且会产生含有重金属的电子垃圾。相比之下，菌丝体在室温下生长，并能自然分解。

 

俄亥俄州立大学电气与计算机工程系副教授、论文合着者库德西亚·塔赫米娜表示：“社会越来越意识到保护环境的必要性，并确保我们为子孙后代保留它。这可能是推动像这样新的生物友好型创意背后的驱动因素之一。”成本是另一个优势。拉罗科说：“探索真菌与计算所需的一切，小到一堆堆肥和一些自制电子设备，大到一个带有预制模板的培养工厂，都是可行的，且以我们目前拥有的资源就能实现。”

 

不过，坦率地说，除非这些应用存在于你的脑海中，且蘑菇是“迷幻蘑菇”，否则你不太可能在蘑菇上运行日常应用程序。研究人员对局限性有清醒的认识。与商业芯片相比，这些原型体积大且速度慢。将真菌忆阻器缩小到纳米级需要多年的工程和实验。然而，即使以目前的形式，它们也是一项惊人的概念验证：像生物一样生长、适应和衰变的计算机。

 

想象一下，由可生物降解电路制成的可穿戴设备，丢弃后不会造成污染；或者航天器电子设备在受到辐射后能够自我修复。菌丝体系统有一天可能为边缘计算、自主机器甚至随使用而进化的人工大脑提供动力。我听说过更疯狂的事情。作者在论文中总结道：“与传统设备相比，真菌系统具有更低的功耗、更轻的重量、更快的开关速度和更低的工业开销。计算的未来可能是真菌的。”（来源：科技时报）