Budeme raz používať huby ako základ počítačov budúcnosti?
Svet moderných technológií stojí na základoch kremíka, ktorého výroba je energeticky náročná, závislá od vzácnych surovín a zanecháva za sebou rastúci problém elektronického odpadu. Predstavte si však alternatívu, v ktorej by sme počítačové komponenty nemuseli vyrábať, ale mohli by sme si ich jednoducho vypestovať.
Zdroj Foto: The Ohio State University
Táto vízia sa stáva realitou vďaka prelomovému výskumu, ktorý ukazuje, že obyčajné huby by mohli slúžiť ako základ pre pamäťové čipy budúcnosti. Biomimikry a vývoj organickej či „živej“ elektroniky signalizujú potenciálny posun od čisto syntetického hardvéru k systémom, ktoré sú čiastočne biologické, čím sa od základov mení naša definícia toho, z čoho môže byť počítač vyrobený.
Jadrom tejto revolúcie je koncept memristora, elektronickej súčiastky, ktorej elektrický odpor závisí od predtým pretečeného náboja, vďaka čomu si dokáže „pamätať“ svoj predchádzajúci stav. Vedci z The Ohio State University zistili, že mycélium, podzemná sieť vlákien húb ako napríklad shiitake, vykazuje presne tieto vlastnosti.
Keď je táto živá sieť vystavená elektrickým pulzom, mení svoj odpor, čím efektívne ukladá informácie podobne ako pamäťová bunka. Tento proces sa nápadne podobá na spôsob, akým sa neuróny v mozgu učia a posilňujú svoje spojenia, čo otvára dvere pre takzvané neuromorfné počítače, ktoré napodobňujú štruktúru a fungovanie mozgu.
Huba však nie je len pasívnym materiálom; jej vnútorná biologická štruktúra aktívne ovplyvňuje tok elektriny, čo je zásadný rozdiel oproti uniformnému kremíku. Skutočnosť, že rôzne časti huby majú odlišné elektrické vlastnosti, naznačuje potenciál pre vytváranie zložitých, trojrozmerných výpočtových štruktúr, ktoré sú prirodzenou súčasťou organizmu a nemusia byť zložito leptané na povrch čipu.
Namiesto toho, aby sme obvod navrhovali zhora nadol, budúcnosť bio-výpočtovej techniky môže spočívať v objavovaní a využívaní výpočtových vlastností prirodzenej štruktúry organizmu. Na overenie tohto potenciálu vedci v laboratóriu pestovali huby shiitake a šampiňóny, ktoré po dozretí dehydrovali, aby zachovali ich štruktúru, a následne ich pripojili k elektronickým obvodom.
Výsledky testov boli ohromujúce. Hubový memristor dokázal prepínať medzi elektrickými stavmi až 5 850-krát za sekundu, teda s frekvenciou 5 850 Hz, s presnosťou približne 90 %. Hoci tieto hodnoty zatiaľ nekonkurujú rýchlosti moderných kremíkových pamätí, dokazujú, že ide o životaschopný koncept, nie len o teoretickú úvahu.
Ešte dôležitejšie bolo zistenie, že keď sa prepojilo viacero hubových diskov, ich spoločný výkon sa zlepšil, podobne ako sa posilňujú neurónové siete v mozgu. To naznačuje, že škálovanie tejto technológie nemusí byť len lineárnym pridávaním ďalších jednotiek, ale mohlo by viesť k vzniku emergentných vlastností, kde sa sieť ako celok stáva výkonnejším a efektívnejším procesorom.
Skutočná sila hubovej elektroniky však spočíva v jej nekonvenčných výhodách, ktoré ďaleko presahujú jednoduchú biologickú odbúrateľnosť. Tieto zariadenia napodobňujú neurónovú aktivitu a spotrebúvajú minimálne množstvo energie, najmä v pohotovostnom režime, čo by mohlo dramaticky znížiť energetickú náročnosť výpočtovej techniky.
Okrem toho sú huby prirodzene odolné voči radiácii, čo je vlastnosť, ktorá z nich robí ideálny materiál pre letecký a kozmický priemysel. V drsnom prostredí vesmíru, kde je konvenčná elektronika zraniteľná voči kozmickému žiareniu, by hubové obvody mohli fungovať spoľahlivo.
Unikátny je aj ich životný cyklus; dajú sa dehydrovať na dlhodobé uskladnenie a potom jednoducho „oživiť“ pridaním vody, čím sa obnoví ich vodivosť. Tento koncept dormantnej elektroniky nemá v kremíkovom svete obdobu. Kombinácia odolnosti voči žiareniu a extrémne nízkej spotreby energie v pohotovostnom režime robí z hubových počítačov potenciálne revolučnú technológiu pre dlhodobé vesmírne misie bez posádky.
Sonda by mohla cestovať vesmírom po stáročia v neaktívnom, dehydrovanom stave, chránená pred žiarením vlastným hardvérom, a po priblížení k cieľu by bola jednoducho „prebudená“. Tým by sa elegantne vyriešili dva z najväčších technických problémov pri prieskume hlbokého vesmíru.
Zdroj: phys.org foto: depositphotos.com.
Zobrazit Galériu
