.svg)
تحولی در فناوری حافظه؛ جایگزینی سیلیکون با قارچ‌ها در ساخت حافظه‌های کامپیوتری
محققان در گامی مهم، موفق به ساخت تراشه‌های قارچی شده‌اند که قادر به پردازش و ذخیره‌سازی اطلاعات دیجیتال هستند. این کشف تازه، نویدبخش آینده‌ای پایدار برای فناوری محاسبات است.
به گزارش پارسینه به نقل از گجت نیوز، تراشه‌های قارچی که بر پایه شبکه‌های بیولوژیکی پیچیده قارچ‌ها توسعه یافته‌اند، قابلیت عملکرد به عنوان ممریستورهای ارگانیک را دارا هستند. ممریستورها، دستگاه‌هایی با توانایی حفظ حافظه فعالیت الکتریکی هستند که هم در تراشه‌های سیلیکونی و هم در این ساختارهای جدید وجود دارند. این رویکرد نوآورانه، بافت‌های قارچی را به عنوان جایگزین‌های آلی و پایدار برای میکروچیپ‌های فلزی معرفی می‌کند. محققان دانشگاه ایالتی اوهایو این قابلیت پردازش و ذخیره‌سازی اطلاعات دیجیتال توسط قارچ‌ها را به اثبات رسانده‌اند.
مکانیزم و کارایی تراشه‌های قارچی
محققان دانشگاه ایالتی اوهایو نشان داده‌اند که قارچ‌های متداولی مانند شی‌تاکه قادر به پردازش و ذخیره‌سازی اطلاعات دیجیتال هستند. این مطالعه چگونگی استفاده از بافت‌های قارچی را به عنوان جایگزین‌های آلی برای میکروچیپ‌های فلزی بررسی می‌کند.
ساختارهای قارچی معروف به میسلیوم، بستر طبیعی برای هدایت و ذخیره سیگنال‌های الکتریکی را فراهم می‌آورند. در این آزمایش، قارچ‌هایی از جمله شی‌تاکه و دکمه‌ای، تحت شرایط کنترل‌شده کشت شده و سپس آبگیری شدند تا ساختار داخلی‌شان حفظ شود. الکترودها به بخش‌های مختلف کلاهک و ساقه متصل شدند تا پاسخ مواد به پالس‌های الکتریکی در ولتاژها و فرکانس‌های مختلف ثبت شود.
اندازه‌گیری‌ها نشان داد که مدارهای قارچی می‌توانند تا ۵۸۵۰ بار در ثانیه بین حالت‌های الکتریکی جابه‌جا شوند و تقریباً ۹۰ درصد حفظ سیگنال را هنگام استفاده به عنوان حافظه موقت کامپیوتر به دست آورند. این توانایی سوئیچینگ، مشابه حافظه دسترسی تصادفی (RAM)، در فرکانس‌های بالاتر کاهش می‌یابد. با این حال، محققان با اتصال چندین نمونه قارچ، عملکرد را بهبود بخشیدند و سیستم‌های شبکه‌ای تولید کردند که به روش‌های یادآور مسیرهای عصبی عمل می‌کنند. جان لاروکو، دانشمند تحقیق در کالج پزشکی اوهایو و نویسنده اصلی مطالعه، اشاره کرد که این یافته‌ها نشان‌دهنده قابلیت مواد قارچی برای تقلید الگوهای خاص فعالیت عصبی بدون نیاز به انرژی مداوم است. این پتانسیل کم‌مصرف می‌تواند مزایای آشکاری در بهره‌وری محاسباتی و مصرف انرژی داشته باشد.
مزایای پایداری و کاربردهای آینده
در حالی که الکترونیک قارچی پیش از این نیز مورد بررسی قرار گرفته بود، مطالعه دانشگاه ایالتی اوهایو با اعمال آزمایش‌های الکتریکی سیستماتیک و ترکیب کشت بیولوژیکی با اصول طراحی نیمه‌هادی، این زمینه را پیش می‌برد. برخلاف تراشه‌های معمولی، ایجاد ممریستورهای قارچی نیازی به فلزات کمیاب خاکی یا مصرف انرژی فشرده در ساخت ندارد. ترکیب ارگانیک آن‌ها همچنین باعث می‌شود که زیست‌تخریب‌پذیر باشند و مسیری بالقوه برای کاهش زباله‌های الکترونیکی ارائه دهند.
قدسیه تهمینه، استادیار مهندسی برق و کامپیوتر در اوهایو، گفت که نتایج نشان می‌دهد چگونه سیستم‌های طبیعی می‌توانند الهام‌بخش مدل‌های محاسباتی جایگزین باشند. با افزایش نگرانی‌ها در مورد هزینه‌های زیست‌محیطی تولید فناوری، علاقه به مواد الکترونیکی زیستی افزایش یافته است. محققان معتقدند که مدارهای مبتنی بر قارچ می‌توانند روزی مکمل یا حتی جایگزین دستگاه‌های معمولی در برخی کاربردهای محاسباتی کم‌مصرف یا تخصصی شوند.
تیم تحقیقاتی اشاره کرد که توسعه آتی به بهبود تکنیک‌های کشت برای دستیابی به رفتار الکتریکی یکنواخت‌تر و همچنین مقیاس‌گذاری فناوری به ابعاد میکروسکوپی بستگی دارد. طرح‌های آزمایشی فعلی هنوز بر نمونه‌های فیزیکی قابل مشاهده تکیه دارند تا اجزای در مقیاس نانومتر. کاربردهای احتمالی از سیستم‌های محاسباتی لبه (Edge Computing) و حسگرهای هوافضا گرفته تا فناوری‌های پوشیدنی و اجزای الکترونیکی تطبیقی گسترش می‌یابد. هر یک از این‌ها بر اتصال و سازگاری ذاتی شبکه‌های قارچی تکیه دارند؛ ویژگی‌هایی که موازی با ساختار هوش بیولوژیکی هستند. با این حال، کارهای مهندسی قابل توجهی باقی مانده است تا این سیستم‌ها بتوانند با سرعت و دوام نیمه‌هادی‌های سیلیکونی رقابت کنند.
ارسال نظر