العلماء من جامعة ولاية أوهايو (الولايات المتحدة الأمريكية) اكتشفت أن الفطر الصالح للأكل الشائع مثل فطر شيتاكي وفطر الزر له خصائص مذهلة و يمكن أن تعمل كرقائق عضوية. هذه الأجهزة، التي تسمى الميمريستورات، قادرة على تذكر الإشارات الكهربائية وتغيير حالتها، مثل الخلايا العصبية في الدماغ. خصائصه الطبيعية تجعل الفطر مرشحًا مثاليًا للإلكترونيات الحيوية، وهو المجال الذي يبحث عن بدائل صديقة للبيئة وموفرة للطاقة لأشباه الموصلات التقليدية. ونشرت نتائج البحث في المجلة بلوس واحد.

يقول جون لاروكو، المؤلف الرئيسي للدراسة وباحث ما بعد الدكتوراه في الطب النفسي: “إن إنشاء شرائح دقيقة تحاكي عمل الخلايا العصبية يقلل من استهلاك الطاقة حتى في وضع الاستعداد، مما يفتح إمكانيات جديدة لأنظمة الحوسبة”.

كيف يتعلم الفطر العد

ومن أجل التجربة، قام العلماء بزراعة الفطر ثم تجفيفه لتحقيق استقراره على المدى الطويل. بعد ذلك، تم توصيلها بدوائر كهربائية معقدة وتزويدها بالتيار بترددات وجهود مختلفة. استجاب كل جزء من الفطر بشكل مختلف، مما أدى إلى إنشاء أنماط كهربائية فريدة.

وأوضح لاروكو: “لقد قمنا بتوصيل الأسلاك وأجهزة الاستشعار بنقاط مختلفة من الفطر. واعتمادًا على مكان توصيله، حصلنا على خصائص مختلفة تمامًا”.

وبعد شهرين، لاحظ العلماء ذلك يمكن استخدام ميمريستورات الفطر كذاكرة وصول عشوائي. وقاموا بالتبديل بين الحالات بسرعات تصل إلى 5850 إشارة في الثانية، بدقة تصل إلى حوالي 90%. مع زيادة تردد النبضات الكهربائية، انخفضت الدقة، ولكن يمكن حل المشكلة عن طريق ربط المزيد من الفطر، وإنشاء شبكة تكرر مبادئ المعالجة العصبية.

الطبيعة كمهندس

وقالت قدسيا تاخمينا، المؤلفة المشاركة في الدراسة والأستاذ المساعد في الهندسة الكهربائية: “إنه لأمر مدهش مدى سهولة برمجة الفطر لأداء وظائف مفيدة. وهذا مثال على كيفية تطور التكنولوجيا بناءً على الطبيعة”.

استخدام الفطريات يقلل من النفايات ويقلل من تكاليف الطاقة. يمكن زراعة الفطريات على مستويات مختلفة: فالشبكات الكبيرة مناسبة لعلوم الفضاء والحوسبة الطرفية، والذاكرات المدمجة مناسبة للأنظمة المستقلة والأجهزة القابلة للارتداء.

الطاقة والذاكرة

تستطيع ذاكرات الفطر تخزين البيانات عن طريق التبديل بين الحالات الكهربائية، مثلما تفعل الخلايا العصبية. في الأساس، “يتذكرون” الإشارات السابقة، مما يسمح لهم ببناء أنظمة حوسبة مرنة وفعالة. وفي الوقت نفسه، لا يتطلب الفطر معادن أرضية نادرة أو تكاليف طاقة عالية، مثل أشباه الموصلات.

ويضيف لاروكو: “كل ما تحتاجه لدراسة حوسبة الفطر يمكن أن يتناسب مع إعداد معمل صغير أو كومة سماد. وفي الوقت نفسه، يمكن توسيع نطاق التقنيات بسهولة إلى أنظمة المصانع التي تحتوي على عدد كبير من الكائنات الحية الدقيقة”.

لا تزال الذاكرات العضوية في مراحلها الأولى، لكن الباحثين يرون إمكانات كبيرة فيها. توفر الفطريات شرائح غير مكلفة وقابلة للتحلل الحيوي، تقوم بتخزين المعلومات وتقليد وظائف المخ.

تقول تخمينا: “يدرك المجتمع بشكل متزايد أهمية الحفاظ على البيئة، وهذا المشروع يوضح كيف يمكن الجمع بين الحلول الصديقة للبيئة والتقنيات المتقدمة”.