شاید تصور وجود قارچ درون یک کامپیوتر عجیب به نظر برسد، اما این موجودات زنده می‌توانند آینده ذخیره و پردازش داده‌ها را دگرگون کنند.
تراشه‌های کوچکی که قلب تپنده دستگاه‌های دیجیتال ما هستند – همان نیمه‌هادی‌ها – هزینه‌های پنهانی دارند. آن‌ها به مواد کمیاب و گران‌قیمت وابسته‌اند، برق زیادی مصرف می‌کنند و پس از دور انداخته شدن، زباله‌های سمی تولید می‌کنند.
قارچ‌ها وارد مدار می‌شوند
حالا تصور کنید که برخی از این تراشه‌ها با قارچ‌های خوراکی جایگزین شوند؛ نه در دنیای علمی‌تخیلی، بلکه در آزمایشگاه‌های واقعی. پژوهشگران نشان داده‌اند که قارچ‌ها می‌توانند به اجزایی از دنیای الکترونیک آینده تبدیل شوند.
قارچ‌هایی با حافظه
قارچ شیتاکه تنها برای غذا نیست. این قارچ‌ها مقاوم، انعطاف‌پذیر و از نظر الکتریکی هوشمندند. ساختار ریشه‌مانند زیرزمینی آن‌ها، که میتسیلیوم (Mycelium) نام دارد، می‌تواند سیگنال‌هایی مشابه شلیک نورون‌های مغز انسان منتقل کند.
دانشمندان مدتی است که در حال بررسی امکان استفاده از قارچ‌ها در زیست‌الکترونیک (Bioelectronics) هستند، اما تا همین اواخر بیشتر تلاش‌ها جنبه آزمایشی داشتند تا کاربردی.
دستگاه‌های حافظه زنده
پژوهشگران دانشگاه ایالتی اوهایو موفق شدند قارچ‌های خوراکی معمولی را طوری پرورش دهند که مانند تراشه‌های داده عمل کنند. آن‌ها موفق به ساخت دستگاهی به نام ممریستور (Memristor) شدند – ابزاری که قادر است فعالیت الکتریکی پیشین خود را «به خاطر بسپارد»؛ مشابه حافظه کوتاه‌مدت مغز.
پس از رشد کامل قارچ‌ها، پژوهشگران آن‌ها را خشک کردند تا پایدار شوند و سپس به مدارهای الکتریکی متصل کردند. با عبور ولتاژهای مختلف از بخش‌های گوناگون قارچ، واکنش‌های آن‌ها بررسی شد.
«ما سیم‌ها و پروب‌های الکتریکی را در نقاط مختلف قارچ متصل کردیم، زیرا بخش‌های متفاوت آن خصوصیات الکتریکی متفاوتی دارند. بسته به ولتاژ و نحوه اتصال، عملکردهای مختلفی مشاهده می‌کردیم.» — جان لاراکو، پژوهشگر اصلی پروژه
آزمایش تراشه‌های حافظه قارچی
در آزمایش‌ها، تراشه‌های حافظه مبتنی بر قارچ توانستند تا سرعت ۵٬۸۵۰ سیگنال در ثانیه با دقت حدود ۹۰٪ بین حالت‌های الکتریکی جابه‌جا شوند. هرچند از تراشه‌های تجاری پیشرفته کندترند، اما این عملکرد چشمگیر محسوب می‌شود.
جالب‌تر اینکه این تراشه‌ها شبیه عملکرد مغز نیز عمل کردند. هنگامی که دقت در سرعت‌های بالا کاهش یافت، تیم تحقیقاتی با افزودن قارچ‌های بیشتر، عملکرد را متعادل کرد.
تراشه‌هایی شبیه نورون‌های مغزی
نیمه‌هادی‌های سنتی از موادی مانند سیلیکون، مس و عناصر کمیاب ساخته می‌شوند. استخراج و فرآوری این مواد پرهزینه، آلاینده و برای محیط‌زیست مخرب است.
در برخی موارد، مراکز داده برق بیشتری نسبت به کل یک کشور مصرف می‌کنند. در چنین شرایطی، قارچ‌ها یک جایگزین انقلابی ارائه می‌دهند: گزینه‌ای ارزان، زیست‌تخریب‌پذیر و کم‌مصرف.
«توسعه ریزتراشه‌هایی که فعالیت عصبی واقعی را شبیه‌سازی می‌کنند، به این معناست که در حالت آماده‌به‌کار به انرژی زیادی نیاز ندارند. این می‌تواند یک مزیت محاسباتی و اقتصادی بزرگ باشد.» — جان لاراکو
راهکاری پایدار برای آینده
در دنیایی که با چالش‌های اقلیمی و بحران انرژی مواجه است، این نوع فناوری‌ها اهمیت بیشتری پیدا می‌کنند.
«جامعه بیش از پیش به لزوم حفاظت از محیط‌زیست و حفظ آن برای نسل‌های آینده آگاه شده است. این می‌تواند یکی از محرک‌های ایده‌های دوستدار طبیعت باشد.» — قدسیه طاهینا، هم‌نویسنده پژوهش
انعطاف‌پذیری تراشه‌های قارچی
شاید «الکترونیک قارچی» در نگاه اول خاص و غیرمعمول به نظر برسد، اما پتانسیل بالایی دارد. این تراشه‌ها تنها جایگزین‌های سبز نیستند، بلکه از نظر کاربرد نیز انعطاف‌پذیرند.
- نمونه‌های کوچک می‌توانند در فناوری‌های پوشیدنی یا خودروهای خودران به کار روند.
- سیستم‌های بزرگ‌تر می‌توانند داده‌ها را در محل جمع‌آوری، مانند حسگرها یا ماشین‌های دورافتاده، پردازش کنند.
- حتی امکان استفاده از آن‌ها در فناوری فضایی وجود دارد، جایی که مصرف انرژی پایین و انعطاف‌پذیری حیاتی است.
لاراکو می‌گوید: «پیش‌تر از میتسیلیوم برای محاسبات استفاده شده، اما کار ما تلاش می‌کند این سیستم‌های ممریستوری را تا مرز توانایی‌شان پیش ببرد.»
گامی تا تجاری‌سازی
البته هنوز کارهایی باقی مانده است. این دستگاه‌ها باید کوچک‌تر شوند تا در عمل قابل استفاده باشند و پرورش قارچ‌ها در مقیاس صنعتی به برنامه‌ریزی و زمان نیاز دارد. با این حال، این موانع غیرقابل‌عبور نیستند.
«هر آنچه برای شروع کاوش در دنیای قارچ‌ها و محاسبات نیاز دارید، می‌تواند به اندازه یک توده کمپوست و چند ابزار الکترونیکی ساده باشد، یا به اندازه یک کارخانه بزرگ با قالب‌های آماده. هر دو با منابع فعلی در دسترس‌اند.» — جان لاراکو
نتایج کامل این پژوهش در مجله علمی PLOS One منتشر شده است.
نتیجه‌گیری: آینده محاسبات زنده و سبز
قارچ‌های خوراکی ممکن است به نسل بعدی تراشه‌های حافظه تبدیل شوند – تراشه‌هایی که نه‌تنها کارآمد و هوشمندند، بلکه با محیط‌زیست نیز سازگارند. این ترکیب از فناوری و طبیعت می‌تواند آغازگر عصری تازه در محاسبات پایدار باشد.
