Czy przyszłość komputerów może wyrastać dosłownie z ziemi? Naukowcy z Uniwersytetu Stanowego Ohio udowodnili, że tak. W najnowszych badaniach odkryli, że popularne grzyby, takie jak shiitake czy pieczarki, mogą nie tylko rosnąć na naszych talerzach, ale także… przechowywać dane. To przełom, który może na zawsze zmienić oblicze zrównoważonego komputerowania i ekologicznych technologii.
Eksperyment przeprowadzony przez amerykańskich badaczy pokazał, że struktury grzybni – sieci włókien tworzących podziemny system życia grzybów – mogą przewodzić i zapamiętywać impulsy elektryczne. Innymi słowy, można z nich stworzyć biologiczne „memrystory” – elementy układów elektronicznych, które zapamiętują swoje wcześniejsze stany elektryczne. To dokładnie ta sama zasada, na której opierają się współczesne pamięci RAM, lecz tutaj mamy do czynienia z wersją w pełni organiczną. Badacze hodowali grzyby w kontrolowanych warunkach, a następnie suszyli ich tkanki, aby zachować strukturę wewnętrzną. Do kapeluszy i trzonów podłączano elektrody, które przesyłały impulsy elektryczne o różnych napięciach. Wyniki okazały się zaskakujące – grzybowe układy potrafiły zmieniać swój stan elektryczny aż 5850 razy na sekundę, a co więcej, utrzymywały sygnał z około 90-procentową skutecznością. To oznacza, że takie biologiczne pamięci są zdolne do przechowywania informacji niemal tak samo efektywnie jak tradycyjne chipy.
To nie pierwszy raz, gdy naukowcy spoglądają w stronę natury w poszukiwaniu inspiracji technologicznych. Fale zainteresowania biokomputerami rosną od kilku lat, jednak dopiero teraz badania pokazują, że żywe organizmy mogą realnie zastąpić niektóre elementy krzemowych układów. Co więcej, grzybowe memrystory nie wymagają rzadkich metali ani energochłonnych procesów produkcji. Są w pełni biodegradowalne, a ich wytwarzanie jest praktycznie bezodpadowe – to ogromna przewaga nad tradycyjną elektroniką. Jak podkreśla John LaRocco, główny autor badań i naukowiec z Wydziału Psychiatrii Uniwersytetu Stanowego Ohio, grzybnia może naśladować wzorce aktywności neuronów w ludzkim mózgu, i to bez konieczności stałego zasilania. Taka cecha czyni ją idealnym kandydatem do zastosowań w systemach o niskim zużyciu energii. To krok nie tylko ku ekologicznym komputerom, ale również w stronę nowej formy sztucznej inteligencji inspirowanej biologią.
Z kolei współautorka badania, profesor Qudsia Tahmina z Wydziału Inżynierii Elektrycznej i Komputerowej, zwraca uwagę, że naturalne systemy, takie jak grzybnia, mogą inspirować alternatywne modele obliczeń. W świecie, w którym produkcja elektroniki generuje miliony ton odpadów i zużywa ogromne ilości energii, bioelektronika może okazać się kluczem do technologicznej rewolucji opartej na zrównoważonym rozwoju. Grzybowe chipy pamięci to także fascynujący przykład tego, jak biologia i inżynieria zaczynają się przenikać. Zamiast chłodnych laboratoriów krzemowych, przyszłe centra danych mogą przypominać raczej laboratoria biologiczne, w których procesory dosłownie rosną i rozwijają się. W dodatku mogą działać w harmonii z naturą, a nie przeciwko niej.
Choć technologia ta wciąż znajduje się w fazie eksperymentalnej, potencjalne zastosowania są imponujące. Od urządzeń ubieralnych (wearables), przez czujniki w lotnictwie i kosmonautyce, aż po inteligentne systemy brzegowe (edge computing) – grzybnia mogłaby stanowić podstawę dla nowego rodzaju układów, które nie tylko przetwarzają dane, ale także adaptują się do zmian środowiskowych. Jej naturalna zdolność do regeneracji i samoorganizacji czyni z niej wyjątkowo obiecujący materiał do przyszłych projektów bioinformatycznych.
Badacze przyznają, że zanim grzyby na dobre zagoszczą w komputerach, konieczne będzie dopracowanie metod ich hodowli i miniaturyzacji. Obecnie eksperymenty przeprowadza się na widocznych gołym okiem fragmentach grzybów, podczas gdy przemysł elektroniczny działa w skali nanometrów. Jednak rozwój nanotechnologii i bioinżynierii może pozwolić na stworzenie mikrostruktur grzybni o kontrolowanych właściwościach elektrycznych. Co ciekawe, połączenie kilku próbek grzybów w sieć pozwoliło badaczom uzyskać zachowania przypominające działanie neuronowych sieci mózgowych. To oznacza, że grzybnia nie tylko przechowuje dane, ale również może przetwarzać informacje w sposób adaptacyjny – ucząc się i reagując na bodźce. W tym sensie grzyby mogą stać się nie tylko pamięcią komputerów przyszłości, ale także podstawą biologicznej inteligencji.
Eksperci przewidują, że w przyszłości grzybowe układy pamięci znajdą zastosowanie tam, gdzie liczy się niski pobór mocy, odporność na warunki środowiskowe i ekologiczny charakter produkcji. Potencjalne wykorzystanie obejmuje m.in. urządzenia IoT, sensory w rolnictwie precyzyjnym, a nawet implanty medyczne oparte na materiałach biozgodnych. Badanie z Ohio State University pokazuje, że nie potrzebujemy zawsze szybszych i bardziej energożernych chipów – czasem wystarczy sięgnąć po rozwiązania, które natura dopracowywała przez miliony lat. Grzybnia, ta niepozorna sieć pod ziemią, może wkrótce stać się sercem komputerów nowej generacji – żywych, elastycznych i przyjaznych środowisku.
Być może już niedługo, zamiast chłodnych, metalicznych serwerowni, ujrzymy zielone laboratoria, w których dane rosną na półkach tak jak grzyby po deszczu. To nie science fiction – to bioinformatyka przyszłości, w której technologia i przyroda wreszcie działają ramię w ramię. A poniżej zdjęcie Toriana, bossa z serii Mass Effect, który używał zarodników grzybów do kontroli swoich ofiar.
