رایانه‌ها با سیلیکون و فلز ساخته می‌شوند، در حالی که قارچ‌ها در خاک رشد می‌کنند. با این حال، پژوهش‌های اخیر نشان می‌دهد که شاید روزی این دو دنیای متفاوت در هم ادغام شوند. دانشمندان کشف کرده‌اند که قارچ‌ها می‌توانند جایگزین بخش‌هایی از ماشین‌هایی شوند که جهان دیجیتال ما را شکل می‌دهند. شاید این ایده عجیب به نظر برسد، اما کافی است بدانیم قارچ‌ها از هوش و پایداری چشمگیری برخوردارند.
قارچ‌ها در دنیای رایانه
در دانشگاه ایالتی اوهایو، پژوهشگران دریافتند که قارچ‌های خوراکی مانند شیتاکه می‌توانند مانند تراشه‌های حافظه‌ای ارگانیک عمل کنند. هنگامی که این قارچ‌ها به مدارهای الکترونیکی متصل شدند، توانستند اطلاعات را ذخیره و پردازش کنند، درست مانند مغزی زنده.
دکتر جان لاراکو، پژوهشگر روان‌پزشکی در کالج پزشکی این دانشگاه، می‌گوید:
«ساخت ریزتراشه‌هایی که فعالیت‌های عصبی واقعی را تقلید می‌کنند به این معناست که دستگاه در حالت آماده‌به‌کار یا زمان بی‌استفاده بودن، انرژی بسیار کمی مصرف خواهد کرد.»
تراشه‌های قارچی عملکردی شگفت‌انگیز داشتند. هر تراشه می‌توانست هزاران بار در هر ثانیه بین حالت‌های الکتریکی جابه‌جا شود و دقت بالایی از خود نشان دهد. این سیستم‌های ارگانیک بدون نیاز به مواد معدنی کمیاب یا کارخانه‌های پرانرژی تولید می‌شوند که آن‌ها را به گزینه‌ای جذاب برای جایگزینی نیمه‌رساناهای سنتی تبدیل می‌کند.
الهام از طبیعت برای فناوری
قارچ‌ها به طور طبیعی شبکه‌های زیرزمینی گسترده‌ای ایجاد می‌کنند که سیگنال‌ها را میان ریشه‌ها و درختان منتقل می‌کنند. پژوهشگران دریافتند که این شبکه‌های زیستی می‌توانند برای ذخیره اطلاعات بازآفرینی شوند. بخش رشته‌مانند قارچ، موسوم به میسلیوم، به پالس‌های الکتریکی واکنش نشان می‌دهد و مقاومت خود را تغییر می‌دهد. این تغییرات همانند حافظه عمل می‌کنند.
در آزمایش‌ها، قارچ‌ها هنگامی که در معرض چرخه‌های ولتاژ مکرر قرار گرفتند، رسانایی خود را تنظیم کردند. توانایی آن‌ها برای تغییر رفتار پس از هر سیگنال، شباهت زیادی به نحوه یادگیری نورون‌های مغز داشت. با گذشت زمان، قارچ‌ها الگوهای تحریک را «به خاطر سپردند» و عملکردی پایدارتر از خود نشان دادند. این ویژگی می‌تواند در آینده به ساخت دستگاه‌هایی منجر شود که به‌طور مداوم و با مصرف کم انرژی یاد می‌گیرند.
آزمایش قارچ‌ها برای ساخت رایانه
برای بررسی بیشتر، تیم پژوهشی قارچ‌های شیتاکه و دکمه‌ای را روی مواد ارگانیک مانند جوانه گندم، کاه و دانه‌های فارو پرورش دادند. پس از رشد کامل، قارچ‌ها در نور آفتاب خشک شدند تا شکل خود را حفظ کنند و سپس با اسپری آب، رسانایی‌شان بازیابی شد.
لاراکو توضیح می‌دهد:
«ما سیم‌ها و پروب‌های الکتریکی را به بخش‌های مختلف قارچ متصل کردیم، چون هر بخش ویژگی‌های الکتریکی متفاوتی دارد.»
نتایج نشان داد که ساختار درونی قارچ‌ها تأثیر مستقیمی بر نحوه جریان برق دارد. در فرکانس‌های خاص، قارچ‌ها الگوهای حافظه‌ای معروف به منحنی هیسترزیس را نشان دادند که تأییدی بر پتانسیل آن‌ها به عنوان ممریستور (المان حافظه‌ای مقاومتی) بود.
قارچ‌هایی که «به یاد می‌سپارند»
در آزمایش‌ها، بهترین عملکرد دستگاه‌های قارچی در فرکانس‌های پایین حدود ۱۰ هرتز مشاهده شد. مقاومت بافت قارچ‌ها به شکلی قابل پیش‌بینی تغییر می‌کرد و دانشمندان می‌توانستند حالت‌های حافظه را «بنویسند» یا «پاک کنند». وقتی چند دیسک قارچی به هم متصل شدند، عملکرد کلی آن‌ها بهبود یافت؛ درست مانند نورون‌هایی که با استفاده مکرر ارتباطات خود را تقویت می‌کنند.
این رفتار نشان می‌دهد که قارچ‌ها می‌توانند به عنوان سخت‌افزار زنده برای سیستم‌های نورومورفیک عمل کنند؛ جایی که ذخیره و پردازش داده هم‌زمان انجام می‌شود. سادگی رشد و آزمایش این قارچ‌ها باعث می‌شود پژوهشگران آینده بتوانند بدون تجهیزات صنعتی بزرگ، نسخه‌های خانگی این فناوری را آزمایش کنند.
پایداری و مقاومت قارچ‌ها در برابر شرایط سخت
علاوه بر توانایی محاسباتی، قارچ شیتاکه از نظر مقاومت نیز ویژگی‌های برجسته‌ای دارد. این قارچ حاوی ترکیبی به نام لنتینان است که سلول‌ها را در برابر استرس اکسیداتیو محافظت می‌کند. این ترکیب به قارچ کمک می‌کند تا در برابر تابش، تغییرات دما و نور فرابنفش دوام بیاورد. همین پایداری می‌تواند مدارهای قارچی را برای مأموریت‌های فضایی یا محیط‌های پرتوزا به گزینه‌ای ایده‌آل تبدیل کند.
مطالعات نشان داده‌اند قارچ‌هایی که در معرض تابش قرار می‌گیرند، ساختار خود را برای بقا تغییر می‌دهند و حتی از رنگدانه‌هایی مانند ملانین برای محافظت استفاده می‌کنند. قارچ شیتاکه پس از قرار گرفتن در معرض تابش، همچنان مواد مغذی و ساختار خود را حفظ می‌کند و نشان می‌دهد می‌تواند در شرایطی که دیگر مواد از بین می‌روند، پایدار بماند.
فناوری سبز و دوستدار محیط زیست آینده
دکتر قدسیه طه‌مینا، استاد مهندسی برق و رایانه در دانشگاه اوهایو و هم‌نویسنده این پژوهش می‌گوید:
«جامعه بیش از پیش به ضرورت حفاظت از محیط زیست و حفظ آن برای نسل‌های آینده آگاه شده است، و همین آگاهی محرک اصلی این تحقیق است.»
فناوری‌های الکترونیکی قارچی به‌جای استخراج از معادن، رشد داده می‌شوند و پس از استفاده، به‌صورت طبیعی تجزیه می‌گردند. این دستگاه‌ها انرژی بسیار کمی مصرف می‌کنند و اگر خشک شوند، تنها با کمی رطوبت دوباره فعال می‌شوند. چنین سطحی از پایداری می‌تواند مفهوم ساخت رایانه را دگرگون کند؛ به‌گونه‌ای که فناوری در عین هوشمندی، آسیب کمتری به سیاره وارد نماید.
آینده‌ای که در آن رایانه‌ها رشد می‌کنند
پژوهشگران باور دارند که فناوری رایانش قارچی می‌تواند در مقیاس‌های مختلف گسترش یابد. سیستم‌های بزرگ‌تر ممکن است برای رایانش مرزی یا تجهیزات ماهواره‌ای به کار روند، در حالی که نسخه‌های کوچک‌تر می‌توانند در ربات‌های نرم یا ابزارهای پوشیدنی استفاده شوند.
لاراکو می‌گوید:
«برای شروع این نوع پژوهش، تنها به یک توده کمپوست و کمی ابزار الکترونیکی خانگی نیاز دارید، یا می‌توانید از کارخانه‌هایی با قالب‌های آماده استفاده کنید.»
سادگی این فرایند می‌تواند نگاه ما به ماشین‌ها را تغییر دهد. شاید در آینده مدارها به جای ساخت در کارخانه‌ها، در دل طبیعت رشد کنند و حافظه خود را از شبکه‌های زنده بگیرند، نه از سیم‌های سیلیکونی. چیزی که روزی یک قارچ ساده بود، ممکن است به قلب رایانه‌های پایدار و هوشمند آینده تبدیل شود.
منبع: مجله PLOS One
اگر این مقاله برایتان الهام‌بخش بود، آن را با دوستان علاقه‌مند به فناوری‌های سبز به اشتراک بگذارید یا دیدگاه خود را در بخش نظرات بنویسید.
