מדענים מאמנים פטריות אכילות לזכור נתונים דיגיטליים

רשתות פטרייתיות עשויות להוות חלופה מבטיחה לרכיבי המתכת הזעירים המשמשים לעיבוד ואחסון זיכרון דיגיטלי ונתוני מחשב אחרים. כך עולה ממחקר חדש שפורסם לאחרונה בכתב העת PLOS ONE. 

חוקרים מאוניברסיטת אוניברסיטת המדינה של אוהיו (The Ohio State University) גילו כי ניתן לגדל ולאמן פטריות מאכל נפוצות, כגון פטריות שיטאקי, לשמש כממריסטורים אורגניים – מעבדי נתונים המסוגלים "לזכור" מצבים חשמליים קודמים.

המחקר, שמומן על ידי מכון המחקר הונדה (Honda Research Institute), מצא כי התקנים מבוססי פטריות שיטאקי הפגינו "אפקטי זיכרון" דומים לשבבי מוליכים למחצה, וניתן להשתמש בהם ליצירת רכיבי מחשוב נוספים בעלי השראה מוחית, שיהיו זולים יותר לייצור וידידותיים לסביבה.

יתרונות כלכליים וסביבתיים

לדברי ג'ון לרוקו (John LaRocco), המחבר הראשי של המחקר ומדען מחקר בפסיכיאטריה בבית הספר לרפואה של אוהיו סטייט: "היכולת לפתח שבבים המדמים פעילות עצבית אמיתית, משמעה שאין צורך בכמות גדולה של כוח חשמלי לצורך המתנה או כאשר המכונה אינה בשימוש". לדבריו, "זה משהו שיכול להוות יתרון חישובי וכלכלי עצום".

רכיבים אלקטרוניים פטרייתיים אינם רעיון חדש, אך הם הפכו למועמדים אידיאליים לפיתוח מערכות מחשוב בנות קיימא, ציין לרוקו. זאת משום שהם ממזערים פסולת חשמלית בכך שהם מתכלים (ביו-מתפרקים) וזולים יותר לייצור בהשוואה לממריסטורים ומוליכים למחצה קונבנציונליים, אשר לרוב דורשים מינרלים יקרים של אדמה נדירה וכמויות גבוהות של אנרגיה ממרכזי נתונים.

בדיקת יכולות הזיכרון

כדי לבחון את יכולות הממריסטורים החדשים, החוקרים גידלו דגימות של פטריות שיטאקי ופטריות כפתור, ייבשו אותן כדי להבטיח עמידות לאורך זמן, חיברו אותן למעגלים אלקטרוניים מיוחדים וחישמלו אותן במתחים ותדרים שונים. "חיברנו כבלים חשמליים ובדיקות בנקודות שונות על הפטריות, משום שלחלקים מובחנים בהן יש תכונות חשמליות שונות", אמר לרוקו. "בהתאם למתח ולקישוריות, ראינו ביצועים שונים".

לאחר חודשיים, הצוות גילה שכאשר נעשה שימוש בממריסטור הפטרייתי כזיכרון גישה אקראית (RAM) – זיכרון המחשב האוגר נתונים – הוא הצליח לעבור בין מצבים חשמליים בקצב של עד 5,850 אותות בשנייה, עם דיוק של כ-90%. עם זאת, הביצועים ירדו ככל שהתדירות של המתחים החשמליים עלתה, אך בדומה למוח אמיתי, ניתן היה לתקן זאת על ידי חיבור פטריות נוספות למעגל.

עתיד המחשוב הפטרייתי

קודסיה טהמינה (Qudsia Tahmina), מחברת שותפה למחקר ופרופסור חבר להנדסת חשמל ומחשבים באוהיו סטייט, ציינה כי המחקר מפרט עד כמה קל באופן מפתיע לתכנת ולשמר פטריות להתנהג בדרכים בלתי צפויות ושימושיות. טהמינה הוסיפה כי בניית המערכת על גמישותן של הפטריות רומזת על אפשרויות להגדלת היקף המחשוב הפטרייתי. מערכות פטרייתיות גדולות יותר עשויות להיות שימושיות בתחום "מחשוב הקצה" (Edge Computing) ובחקר החלל, ואילו קטנות יותר – בשיפור ביצועי מערכות אוטונומיות והתקנים לבישים.

ממריסטורים אורגניים עדיין נמצאים בשלבים מוקדמים של פיתוח, אך עבודה עתידית עשויה לייעל את תהליך הייצור על ידי שיפור טכניקות הגידול ומזעור ההתקנים, מכיוון שממריסטורים פטרייתיים ברי-קיימא יצטרכו להיות קטנים משמעותית ממה שהחוקרים השיגו בעבודה זו. לרוקו סיכם כי "כל מה שצריך כדי להתחיל לחקור פטריות ומחשוב יכול להיות קטן כמו ערימת קומפוסט וכמה רכיבים אלקטרוניים ביתיים, או גדול כמו מפעל לגידול עם תבניות מוכנות מראש. כל האפשרויות הללו ישימות עם המשאבים העומדים לרשותנו כעת".