เห็ดเป็นสิ่งมีชีวิตที่นักวิทยาศาสตร์ให้ความสนใจมานาน เพราะมีโครงข่ายชีวภาพซับซ้อนและทนทานในหลากหลายสภาพแวดล้อม ทีมนักวิจัยพบว่าโครงสร้างทางชีวภาพเหล่านี้สามารถดัดแปลงให้กลายเป็น “memristor” — อุปกรณ์ที่สามารถจดจำรูปแบบการไหลของกระแสไฟฟ้าได้ (คล้ายหน่วยความจำในคอมพิวเตอร์)
ปกติแล้ว memristor มักสร้างจากซิลิกอน แต่ทีมวิจัยต้องการหาทางเลือก “อินทรีย์” ที่สอดคล้องกับหลักการของ bioelectronics — สาขาที่ผสานชีววิทยาและวิทยาการคอมพิวเตอร์เข้าด้วยกัน
เห็ดที่นำไฟฟ้าได้
โครงสร้างใยเห็ดหรือ “ไมซีเลียม (mycelia)” ทำหน้าที่เป็นพื้นผิวธรรมชาติที่สามารถนำและเก็บสัญญาณไฟฟ้าได้
ในการทดลอง นักวิจัยเพาะเห็ด (ทั้งเห็ดหอมและเห็ดแชมปิญอง) ภายใต้สภาวะควบคุม จากนั้นทำให้แห้งเพื่อคงโครงสร้างภายใน ก่อนติดตั้งขั้วไฟฟ้าไว้ที่หมวกและก้านเห็ด เพื่อวัดการตอบสนองต่อแรงดันและความถี่ของกระแสไฟฟ้าที่ต่างกัน
ผลการทดลองพบว่า “วงจรเห็ด” สามารถสลับสถานะทางไฟฟ้าได้สูงถึง 5,850 ครั้งต่อวินาที และเก็บรักษาสัญญาณได้ถึง 90% เมื่อนำมาใช้เป็นหน่วยความจำชั่วคราว (RAM) แม้ประสิทธิภาพจะลดลงเมื่อใช้ความถี่สูง แต่ทีมวิจัยสามารถเพิ่มความเสถียรได้โดยเชื่อมต่อเห็ดหลายตัวเข้าด้วยกัน จนเกิดโครงข่ายที่ทำงานคล้ายเส้นทางประสาทในสมอง
เห็ดที่ “คิด” ได้โดยไม่ต้องใช้พลังงานต่อเนื่อง
ดร.จอห์น ลาโรคโค (John LaRocco) หัวหน้าทีมวิจัยกล่าวว่า ผลลัพธ์นี้แสดงให้เห็นว่าโครงสร้างของเห็ดสามารถ “เลียนแบบรูปแบบการทำงานของเซลล์ประสาท” ได้ โดยไม่ต้องใช้พลังงานต่อเนื่อง — ซึ่งหมายถึงความเป็นไปได้ของคอมพิวเตอร์ที่ใช้พลังงานต่ำและมีประสิทธิภาพมากขึ้น
ชิปอินทรีย์ที่ย่อยสลายได้ตามธรรมชาติ
แม้มีงานวิจัยด้านอิเล็กทรอนิกส์จากเห็ดมาก่อนหน้านี้ แต่ทีมจากรัฐโอไฮโอได้ก้าวหน้าไปอีกขั้น ด้วยการทดสอบทางไฟฟ้าอย่างเป็นระบบ และผสมผสานแนวคิดจากการออกแบบเซมิคอนดักเตอร์เข้ากับการเพาะเลี้ยงทางชีวภาพ
ต่างจากชิปทั่วไป ชิปจากเห็ด ไม่ต้องใช้แร่หายาก และ ไม่สิ้นเปลืองพลังงานในการผลิต อีกทั้งยัง ย่อยสลายได้ตามธรรมชาติ ช่วยลดปัญหาขยะอิเล็กทรอนิกส์ในอนาคต
คอมพิวเตอร์ที่เติบโตได้เหมือนสิ่งมีชีวิต
ศาสตราจารย์คุดเซีย ทาห์มีนา (Qudsia Tahmina) ผู้ร่วมวิจัย กล่าวว่า ผลลัพธ์นี้แสดงให้เห็นว่าระบบธรรมชาติสามารถสร้างแรงบันดาลใจให้เกิด “โมเดลการคำนวณรูปแบบใหม่” ได้ ในยุคที่โลกกังวลเรื่องต้นทุนด้านสิ่งแวดล้อมของเทคโนโลยี การพัฒนาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จากชีวภาพจึงเป็นแนวทางที่น่าจับตา
อย่างไรก็ตาม นักวิจัยย้ำว่ายังต้องพัฒนากระบวนการเพาะเห็ดให้ได้คุณสมบัติทางไฟฟ้าที่สม่ำเสมอ และย่อขนาดลงสู่ระดับจิ๋วระดับนาโน เนื่องจากการทดลองในปัจจุบันยังใช้ตัวอย่างขนาดมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า
ศักยภาพการใช้งานในอนาคต
- เทคโนโลยี “เห็ดคำนวณได้” อาจนำไปใช้ได้ตั้งแต่
- ระบบ edge computing
- เซนเซอร์ในอวกาศ
- อุปกรณ์สวมใส่ (wearables)
- ไปจนถึงชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่ปรับตัวได้เอง
โดยทั้งหมดจะอาศัย “โครงข่ายเชื่อมโยงและปรับตัวได้” ของเห็ด ซึ่งคล้ายกับโครงสร้างของสมองมนุษย์
ถึงแม้ยังต้องใช้เวลาอีกมากก่อนที่ระบบเหล่านี้จะเทียบเท่าชิปซิลิกอนได้ แต่เส้นทางสู่ “คอมพิวเตอร์จากธรรมชาติ” ได้เริ่มขึ้นแล้ว
tags :http://TheVerge
