【導讀】在算力需求爆炸式增長的今天，傳統(tǒng)計算機架構正逐漸面臨容量、性能與能耗的多重瓶頸。神經形態(tài)計算作為模仿大腦信息處理機制的前沿技術，被視為打破這一困局的關鍵路徑。然而，稀缺的稀土資源和昂貴的制造工藝，卻為其大規(guī)模發(fā)展設下了障礙。近日，一項來自俄亥俄州立大學的研究帶來了令人振奮的突破：科學家們利用香菇的菌絲網(wǎng)絡，成功構建出具備高效計算與多重優(yōu)異特性的“真菌憶阻器”。
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神經形態(tài)計算：向大腦學習的高效能架構
神經形態(tài)計算的核心在于借鑒生物大腦數(shù)十億年進化所形成的信息處理機制。這種架構天然具備高能效、強適應性和并行處理能力，有望在機器人、自動駕駛等實時性要求極高的場景中發(fā)揮關鍵作用。而實現(xiàn)這一目標的關鍵元件之一，就是被稱為“憶阻器”的電子器件。
憶阻器能夠模擬神經元之間的連接與信號傳遞，具備獨特的電學特性，支持現(xiàn)場學習和自適應調整。同時，它還能在同一器件中集成存儲與處理功能，從而大幅降低功耗與延遲，是構建類腦系統(tǒng)的理想基礎元件。
香菇菌絲：可持續(xù)的“綠色”憶阻材料
長期以來，憶阻器的制造依賴于稀土金屬等稀缺資源，不僅成本高昂，也對環(huán)境構成挑戰(zhàn)。俄亥俄州的研究團隊將目光轉向了自然界的另一類“智能網(wǎng)絡”——真菌菌絲。他們發(fā)現(xiàn)，香菇的菌絲體不僅來源廣泛、可生物降解，還能在電信號刺激下傳遞類似神經元反應的“尖峰信號”，表現(xiàn)出作為憶阻材料的巨大潛力。
研究過程中，團隊通過精確的干燥與再水合處理，調控菌絲的導電性能，使其在保持穩(wěn)定電學行為的同時，避免因水分過多而影響器件功能。經過反復實驗，香菇菌絲憶阻器在多種電壓、波形與頻率條件下均表現(xiàn)出色。
性能卓越：高頻運行與多重抗性
在作為隨機存取存儲器（RAM）的測試中，香菇菌絲憶阻器展現(xiàn)出令人矚目的性能：它能夠在高達5,850 Hz的頻率下穩(wěn)定運行，準確率達到90% ± 1%。這一結果證明了其在高頻計算任務中的可靠性。
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更令人驚喜的是，這種基于生物材料的憶阻器還表現(xiàn)出抗脫水與抗輻射的特性。這些特性使其在極端環(huán)境下——例如深空探測、航天設備或長期野外作業(yè)中——具有獨特的應用優(yōu)勢。
應用前景：從邊緣計算到綠色電子
研究團隊指出，香菇菌絲憶阻器在邊緣計算、航空航天和嵌入式系統(tǒng)等領域擁有廣闊前景。其低功耗、輕量化與抗輻射的特點，能夠有效滿足這些場景中對硬件性能與耐受性的嚴苛要求。
此外，真菌憶阻器的成功研發(fā)，也為可持續(xù)電子學開辟了新方向。它不僅在材料層面實現(xiàn)了環(huán)保與可降解，更在系統(tǒng)層面架起了“生物電子學”與“非常規(guī)計算”之間的橋梁，為未來構建真正綠色、高效的計算系統(tǒng)提供了全新思路。
