Використання живих організмів у технологіях досліджує порівняно нова галузь — біоелектроніка.
Біоінженери з Університету штату Огайо навчили гриби шиїтаке поводитися як мемристори. Це електронні компоненти мікрочипів, що зберігають дані про свої минулі електричні стани, розповідає Phys.org.
Сама технологія мемристорів лише нещодавно вийшла з лабораторій у промислове виробництво, не говорячи вже про гриби як їх основу. Але розвиток штучного інтелекту стимулює дослідження в напрямку комп’ютерних технологій. Тож можемо спостерігати за явищем, коли паралельно із впровадженням винаходу розробляються альтернативи до нього.
До появи мемристорів
Мемристори — це один з альтернативних елементів мікрочипів, що є основою всієї звичної для нас техніки: смартфонів, комп’ютерів, плазмових телевізорів тощо. Ринок чипів колосальний – Китай і США конкурують за нього на державному рівні.
Нагадаємо, чипи — це мікросхеми трьох типів, залежно від завдань, які вони виконують. Для процесорів вони виконують обчислення і керують іншими компонентами. Для пам’яті — зберігають дані, програми, або результат їхньої роботи.
Є ще чипи-контролери, необхідні для управління живленням, звуком, дисплеєм, сенсорами тощо. Іноді всі функції об’єднують в одному корпусі, як це зробила компанія Apple зі своїми A17 Pro.
Китай заборонив своїм технологічним компаніям купувати ШІ-чипи Nvidia — FT
Схожі публікації
Зараз чипи виготовляються переважно із кремнію із додаванням бору, фосфору, сполук металів. Все це потрібне для контролю за провідністю. Якщо дуже сильно спростити, то сучасні чипи закодовують інформацію в одинички і нулики, керуючись струмом. Проводить чип струм — маємо одиничку. Струму немає — буде нолик.
Мемристори в промисловості
Мемристори — альтернативний варіант елементів пам’яті для чипів. Вона потрібна для всіх трьох типів цих мікросхем: десь вбудована, десь зовнішня. На відміну від класичної провідності, коли струм є або його немає, мемристори кодують одинички і нулики залежно від інтенсивності і частоти струму.
Знову ж таки, вкрай спрощене пояснення, але сильний струм — буде одиничка, слабкий струм — нулик. Мемристори здатні зберігати інформацію про те, який струм через них пропускали. Чим частіше використовувалася комбінація струму різної інтенсивності, тим сильніше “прописується” зв’язок у мікросхемі.
Технологія отримала назву технології ReRAM. Мемристори виробляють теж із кремнію. У порівнянні з іншими елементами пам’яті, вони швидші, споживають менше енергії, довговічніші в роботі.
Війна чіпів: Китай заборонив купувати мікросхеми американської компанії Micron
ReRAM є пам’яттю нового покоління. З лабораторій у промисловість технологія потрапила порівняно недавно — з 2010 років. Вона залишається дуже дорогою, тому її масове використання ще не розгорнули.
Зараз ReRAM застосовується у промисловості та напівекспериментальних проєктах на кшталт штучного інтелекту чи робототехніки. Серед компаній, які працюють із нею, є Panasonic, Sony, Toshiba, Crossbar, HP, Micron та інші.
Грибний міцелій як мемристори
Джон ЛаРокко (John LaRocco) Кудсія Тахміна (Qudsia Tahmina) з Університету штату Огайо є вченими-практиками. Вони спеціалізуються на тому, як живі організми можна використовувати у технологіях.
Нещодавно у журналі PLOS One вони опублікували результати успішного експерименту із міцелієм грибів, що справився із функцією мемристора. У дослідженні використали шиїтаке та звичайні печериці.
Спочатку грибам дали дозріти, щоб міцелій окріп та добре розвинувся. Потім зневоднили і підключили до спеціально розроблених для експерименту електросхем. Згодом через міцелій біоінженери пропускали струм різної напруги і з різною частотою.
Гриб, що перетворює комах на зомбі, може спинити ракові захворювання – вчені
Через два місяці вчені використали грибний мемристор як оперативну комп’ютерну пам’ять і виявили, що він чудово працює. Моделі перемикалися між електричними станами зі швидкістю до 5850 сигналів на секунду з точністю близько 90%.
Зі збільшенням частоти електричних імпульсів продуктивність падала. Але тут міцелій повівся як людський мозок — функціонал відновлювався, коли біоінженери підключали до схеми більше грибів.
Гриби — не єдині живі істоти, що можуть оперувати струмом. Електропровідність є базовою властивістю всіх клітин. Ця здатність використовується як один з аргументів на користь гіпотези про походження живої матерії із неживої. Її підтверджують також прадавні мікроби, що живуть за рахунок вклинювання у зв’язки між хімічними елементами.
Експеримент лабораторний і до використання у промисловості ще далеко. Але вона може вирішити одну з найбільших проблем інфраструктури штучного інтелекту. Вже зараз для повноцінної роботи технології бракує електроенергії. Перехід на біоелектроніку міг би частково вирішити цю проблему. Більше про ресурси, необхідні для розвитку ШІ, читайте у статті “ШІ та мурахи: коли люди стануть кормовою базою для суперінтелекту?” авторства Сергія Корсунського.